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ESTUDIO PRELIMINAR PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS EN UN REACTOR DE BIODISCOS PAOLA JIMENA ORDÓÑEZ LOSADA ALONSO BETANCUR PEREZ MANIZALES UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA DICIEMBRE DE 2003
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ESTUDIO PRELIMINAR PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS EN UN REACTOR DE
BIODISCOS
PAOLA JIMENA ORDÓÑEZ LOSADA
ALONSO BETANCUR PEREZ
MANIZALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
DICIEMBRE DE 2003
ESTUDIO PRELIMINAR PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS EN UN REACTOR DE
BIODISCOS
PAOLA JIMENA ORDÓÑEZ LOSADA
ALONSO BETANCUR PEREZ
L.P. ING. AMBIENTAL
Trabajo final presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Químico
MODALIDAD
PARTICIPACIÓN EN PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DENTRO DEL PROGRAMA DE
INVESTIGACIÓN DEL GRUPO DE INGENIERÍA AMBIENTAL PARA EL TRATAMIENTO
DE LIXIVIADOS DE RELLENO SANITARIO
Director:
JORGE ELIÉCER MARÍN ARIAS
Ingeniero Químico
MANIZALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
DICIEMBRE DE 2003
III
Nota de aceptación
----------------------------------------------------
----------------------------------------------------
----------------------------------------------------
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-------------------------------------------------
Jurado
-------------------------------------------------
Jurado
Manizales, Diciembre de 2003
IV
AGRADECIMIENTOS
Los autores del presente trabajo, expresan sus más sinceros
agradecimientos:
A nuestros familiares, quienes han sido un apoyo incondicional y han
contribuido enormemente en la realización del presente trabajo de grado.
Al grupo de investigación de ingeniería ambiental, nuestro director Jorge
Eliécer Marín y los docentes Adela Londoño Carvajal, Nelson de Jesús
González y Gonzalo Morante por sus asesorías, consejos y apoyo en el
desarrollo de la presente investigación.
A los trabajadores de los Laboratorios de Química de la Universidad
Nacional de Colombia Sede Manizales, por su gran ayuda y oportuna
colaboración en el desarrollo de este trabajo.
A la Empresa Metropolitana de Aseo, EMAS S.A. en especial al Ingeniero
Gabriel Ocampo y a la Ingeniera Maria Luisa Arbelaez, por brindarnos los
medios necesarios para el elaboración de esta investigación.
A nuestros amigos y compañeros que de una u otra manera nos brindaron
su ayuda para la realización del presente trabajo de grado.
V
A mis Padres y Hermanos……
Gracias por su apoyo incondicional
Paola Jimena
A mi familia,
Por hacer posible la realización
de este sueño.
Alonso
VI
RESUMEN
El presente trabajo hace parte de un proyecto de investigación de la
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales y EMAS (Empresa
Metropolitana de Aseo S.A. E.S.P) para encontrar la mejor alternativa para el
tratamiento de los lixiviados del relleno sanitario “La Esmeralda” de la ciudad
de Manizales, con el fin de cumplir la legislación ambiental vigente sobre
vertimientos líquidos industriales a las aguas superficiales.
Se analizó en forma preliminar la aplicación de la tecnología biodiscos
como una alternativa para el tratamiento del lixiviado crudo.
Para el efecto se utilizo un pequeño reactor experimental, con cincuenta y
seis discos de 30cm, y un volumen de 29 litros de agua.
Se encontró una remoción del 40% de DBO5 y DQO cargas entre 8 y 28 gr
DBO5 / m2 día, con tiempos de residencia hidráulicos de 7,27 a 12,3 horas.
El reactor de biodiscos produjo remoción del orden de 30 % para SST, 15
% para SVT y 15 % para SFT.
VII
ABSTRACT
This document is part of a research between “Universidad Nacional de
Colombia” and “Empresa Metropolitana de Aseo” about leachate treatment
from the sanitary landfill “La Esmeralda” where urban solid wastes from
Manizales and others towns are disposed.
The biodisc technology has been analyzed like an alternative in order to
reduce pollution from leachate. In this fact an experimental reactor has
been used which has a water capacity of 29 L, and is formed by 56 discs of
30 cm.
Several parameters were studied, finding 40% average removal of BOD5 and
COD working at a feed range between 8 y 28 g BOD5/ m2*day, with
residences hydraulic times between 7,27 a 12,3 hours.
The TSS average removal was of 30%, 15% of VSS and 15% of FSS.
Other parameters analyzed were pH, color, turbidity, temperature, VTS, FTS,
TTS, COD y NTK.
VIII
TABLA DE CONTENIDO
Pág
1. INTRODUCCIÓN 1
2. REVISIÓN BILBIOGRÁFICA 2
2.1. ASPECTOS GENERALES DE LOS LÍQUIDOS LIXIVIADOS 2
2.2. ASPETOS GENERALES DE SISTEMAS DE BIODISCOS 4
2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 5
2.2.2. ANÁLISIS DEL PROCESO 6
2.2.3. FUNDAMENTOS DE LA MODELACIÓN DE PROCESOS BIOLÓGICOS 6
2.2.3.1. OBJETIVOS DEL METABOLISMO MICROBIANO 6
2.2.3.2. MICROORGANISMOS EN BIODISCOS Y BIOCILINDROS 10
2.2.4. APLICACIONES DE LOS CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATORIOS
(RBC) 11
2.2.5. CARACTERÍSTICAS DE LOS REACTORES DE BIODISCOS 12
2.2.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE REACTORES DE BIODISCOS 13
2.2.7. ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO EN BIODISCOS 14
2.2.7.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN 16
2.2.7.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE DESNITRIFICACIÓN 17
2.2.8. DIFICULTADES EN BIODISCOS Y BIOCILINDROS 18
2.2.8.1. PERDIDA DE BIOMASA 18
2.2.8.2. DESARROLLO DE BIOMASA BLANCA 18
2.2.8.3. DISMINUCIÓN DE LA EFICIENCIA DEPURADORA 18
2.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LOS REACTORES DE BIODISCOS 20
2.3.1. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y FACTORES DE FORMA 20
IX
2.3.2. COMPARTIMENTALIZACIÓN 21
2.3.3. CARACTERÍSTICAS DEL AFLUENTE Y EFLUENTE 22
2.3.4. CRITERIOS DE CARGA 23
2.3.5. REQUERIMIENTOS DE POTENCIA 25
2.3.6. SEPARACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS EN AFLUENTE Y EFLUENTE 25
2.4. MODELOS CINÉTICOS DE LOS REACTORES DE BIODISCOS 26
3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 31
3.1. MATERIALES Y METODOS 31
3.1.1. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO 31
3.1.2. ALIMENTACIÓN 33
3.1.3. CARACTERÍSTICAS DE LOS LIXIVIADOS A TRATAR 34
3.2. MONTAJE Y PRUEBAS DE LABORATORIO 34
3.2.1. INOCULACIÓN DEL REACTOR DE BIODISCOS 34
3.2.2. FACTORES QUE CONTROLAN EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA 35
4. OPERACIÓN DEL REACTOR DE BIODISCOS 36
4.1. PUESTA EN MARCHA DEL REACTOR DE BIODISCOS 36
4.2. PARÁMETROS DE ESTUDIO Y VARIACIÓN DE LA CARGA ALIMENTADA
AL REACTOR 37
4.3. PUNTOS DE MUESTREO Y BIOPELÍCULA ADHERIDA A LOS DISCOS 40
4.4. COMPORTAMIENTO DEL REACTOR DE BIODISCOS 42
4.4.1. COMPORTAMIENTO DEL pH EN EL REACTOR DE BIODISCOS 42
4.4.2. VARIACIÓN DEL COLOR DURANTE EL PROCESO 43
4.4.3. VARIACIÓN DE LA TURBIEDAD DURANTE EL PROCESO 45
4.4.4. COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS TOTALES 47
4.4.5. COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SUSPENDIDOS 52
4.4.6. COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO
(DQO) 56
4.4.7. COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO
(DBO5) 62
X
4.4.8. COMPORTAMIENTO DEL NITRÓGENO 66
5. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DEL RECTOR DE BIODISCOS 67
CONCLUSIONES 74
RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFÍA 78
ANEXO 79
XI
LISTA DE TABLAS
Pág
Tabla 1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario 4
Tabla 2. Algunas diferencias entre la glucólisis anaerobia y aerobia 9
Tabla 3. Comparación del sistema de biodiscos con sistemas
convencionales aerobios 12
Tabla 4. Concentración de sustancias inhibidoras de la nitrificación 19
Tabla 5. Valores típicos de los procesos aerobios de tratamiento
Biológico 23
Tabla 6. Información típica para diseño de RBCs 24
Tabla 7. Parámetros analizados, unidades y métodos 38
Tabla 8. Variación de caudal y carga orgánica durante el proceso 39
Tabla 9. Variación de pH en el reactor de biodiscos 43
Tabla 10. Variación de color en el reactor de biodiscos 44
Tabla 11. Variación de turbiedad en el reactor de biodiscos 46
Tabla 12. Variación de Sólidos Totales Totales en el reactor 48
Tabla 13. Variación de Sólidos Totales Volátiles en el reactor 49
Tabla 14. Variación de Sólidos Totales Fijos en el reactor 50
Tabla 15. Variación de Sólidos Suspendidos Totales en el reactor 52
Tabla 16. Variación de Sólidos Totales Volátiles en el reactor 54
Tabla 17. Variación de Sólidos Totales Fijos en el reactor 55
Tabla 18. Concentración DQO en el reactor de biodiscos 57
Tabla 19. Comparación entre DQO salida filtrada y sin filtrar 58
XII
Tabla 20. Comportamiento DQO salida del reactor y sedimentador 59
Tabla 21. Análisis de DQO en cada compartimiento del reactor 59
Tabla 22. Resultados de DQO en términos de carga de DQO 60
Tabla 23. Comportamiento DBO entrada y salida del reactor 63
Tabla 24. Comportamiento Nitrógeno Total, entrada y salida 66
XIII
LISTA DE GRÁFICAS
Pág
Gráfica 1. Variación de pH en el reactor de biodiscos 43
Gráfica 2. Variación de color en el reactor de biodiscos 45
Gráfica 3. Variación de turbiedad en el reactor de biodiscos 46
Gráfica 4. Variación de Sólidos Totales Totales en el reactor 48
Gráfica 5. % Remoción de sólidos Totales Totales en el reactor 49
Gráfica 6. Variación de sólidos Totales Volátiles en el reactor 50
Gráfica 7. % Remoción de Sólidos Totales Volátiles en el reactor 50
Gráfica 8. Variación de Sólidos Totales Fijos en el reactor 51
Gráfica 9. % Remoción de Sólidos Totales Fijos en el reactor 51
Gráfica 10. Variación de Sólidos Suspendidos Totales en el
reactor 53
Gráfica 11. % Remoción Sólidos Suspendidos Totales en el reactor 53
Gráfica 12. Variación de Sólidos Suspendidos Volátiles en el
reactor 54
Gráfica 13. % Remoción Sólidos Suspendidos Volátiles en el reactor 55
Gráfica 14. Variación de Sólidos Suspendidos Fijos en el
reactor 56
Gráfica 15. % Remoción Sólidos Suspendidos Fijos en el reactor 56
Gráfica 16. Comportamiento DQO entrada y Salida del reactor 61
Gráfica 17. Carga DQO removida por carga de DQO alimentada 62
XIV
Gráfica 18. % Remoción DQO según carga de DBO5 alimentada 62
Gráfica 19. Comportamiento DBO5 entrada y salida del reactor 64
Gráfica 20. Carga orgánica removida 64
Gráfica 21. % Remoción DBO5 según carga de DBO5 alimentada 65
Gráfica 22. Promedio g DBO5/m2*día a la entrada del reactor 65
Gráfica 23. Promedio g DBO5/m2*día a la salida del reactor 65
Gráfica 24. Promedio porcentaje de remoción de g DBO5 en el reactor 66
Gráfica 25. Promedio de carga removida g DBO5/m2*día 66
XV
LISTA DE FIGURAS
Pág
Figura 1. Foto del relleno sanitario “La esmeralda” 3
Figura 2. Transformación del Nitrógeno en los procesos de
tratamiento biológico 15
Figura 3. Tren de biodiscos en flujo perpendicular al eje 22
Figura 4. Reactor de biodiscos utilizado 32
Figura 5. Detalle de tabique, eje, cuñero y disco 32
Figura 6. Puntos de muestreo del reactor de biodiscos 41
Figura 7. Biopelícula en compartimientos 1 y 2 antes del
desprendimiento 41
Figura 8. Reactor de biodiscos sin tabiques y luego del
desprendimiento de la biopelícula 42
Figura 9. Esquema del diseño preliminar del reactor de biodiscos 68
XVI
LISTA DE ANEXOS
Pág
ANEXO. Tablas de datos de las caracterizaciones 79
1
INTRODUCCIÓN
El relleno sanitario “La esmeralda” de la ciudad de Manizales, de la
empresa EMAS S. A. E.S.P. está ubicado en el Km. 2 en la vía Manizales –
Neira. El relleno sanitario es el punto de disposición final de basuras de la
ciudad y de varios municipios circundantes.
El relleno sanitario fue creado en el año 1991 ante la necesidad de
controlar el impacto ambiental directo de las basuras de la ciudad de
Manizales que tenían como disposición final el sector de Olivares, lugar por
donde pasa la quebrada del mismo nombre.
Con la creación del relleno sanitario se dejó de contaminar directamente la
quebrada Olivares con basuras, pero se generó una nueva fuente de
contaminación por los líquidos lixiviados, los cuales son actualmente
recuperados en un solo sitio para su evacuación y tratamiento; por esto se
necesita encontrar una alternativa para la remoción de contaminación de
los lixiviados y así disminuir el impacto ambiental sobre los cuerpos de agua
a los que son vertidos; “Quebrada Aguas Frías” afluente a la “Quebrada
Olivares”.
En este trabajo se estudió la aplicación de un tratamiento biológico aerobio
de película fija utilizando un reactor de biodiscos (RBCs, Rotating Biological
Contactors en inglés) experimental a nivel de banco.
2
2. REVISIÓN BILBIOGRÁFICA
2.1. ASPECTOS GENERALES DE LOS LÍQUIDOS LIXIVIADOS
Todas las actividades del hombre producen contaminación ambiental de
diferentes tipos, una de ellas y la que está más a la vista son los residuos
sólidos que tienen diferente origen; residencial, comercial, de plazas de
mercado, industrial, institucional, el originado en espectáculos públicos
como en partidos de fútbol o en el barrido de las calles, por solo citar
algunos. Dado que la basura puede ser patógena, tóxica, combustible,
inflamable, explosiva, radiactiva o volatilizable se requiere una correcta
disposición final de éstas.
En la actualidad, la disposición final que están teniendo estos residuos
sólidos son los rellenos sanitarios, que para el caso de Manizales y sus
municipios aledaños es el relleno sanitario “La Esmeralda” de la Empresa
Metropolitana de Aseo EMAS S.A. E.S.P., ubicado en el kilómetro 2 en la vía
que de Manizales comunica con el municipio de Neira al norte de la
ciudad. El relleno sanitario “La Esmeralda” se puede apreciar en la figura 1.
Uno de los problemas más grandes que se tiene en un relleno sanitario
(vertedero), es la producción de los Lixiviados debido a ciertos factores,
uno de los cuales, es la descomposición de la materia biodegradable vía
anaerobia, cuyos productos son: agua y gas metano, principalmente
producidos por el ataque bacteriano, acompañado de la producción de
enzimas, que son las encargadas de romper grandes moléculas en
3
fracciones mas pequeñas algunas de ellas biodegradables. Con el agua
generada durante el proceso más la que llega por infiltración proveniente
de la precipitación atmosférica, esta arrastra la materia orgánica soluble,
dando lugar a los lixiviados.
Figura 1. Foto del Relleno Sanitario “La esmeralda”
El lixiviado de un relleno sanitario es uno de los efluentes más difíciles de
tratar, no solo por la variabilidad que enfrenta en la cantidad y
concentración, sino por las altas cargas contaminantes asociadas. Estas
cargas se pueden subdividir a su vez, en dos componentes genéricos:
cargas orgánicas y cargas de interés sanitario. Las primeras representan el
aporte derivado de desechos sólidos de tipo orgánico y cuya expresión
puede hacerse a través de indicadores, tales como: DBO5 (demanda
biológica de oxigeno), DQO (demanda química de oxigeno), nitrógeno
total KHELDHAL, STT (sólidos totales), SST (sólidos suspendidos totales).
En la tabla 1 se presentan la composición típica de lixiviados de un relleno
sanitario reportados en la literatura.
4
Tabla1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario (LOPEZ 1998)
EDAD DEL RELLENO NUEVO < 2años NUEVO < 2 años VIEJO > 10 años
PARAMETRO RANGO VALOR TÍPICO RANGO TÍPICO
DQO (mg/L) 3000 - 60000 18000 100 - 500
DBO5 (mg/L) 2000 - 30000 10000 100 - 200
COT (mg/L) 1500 - 20000 6000 80 - 160
SST (mg/L) 200 - 2000 500 100 - 400
Nitrógeno total (mg/L) 20 - 1500 400 100 - 200
Fósforo total (mg/L) 5 - 100 30 5 - 10
Alcalinidad (mg CaCO3/L) 1000 - 10000 3000 200 - 1,000
Sales solubles(Cl,SO) (mg/L) 200 - 4000 800 100 - 500
Hierro (ppm) 50 - 1200 60 20 - 200
Plomo (ppm) 1 - 10 2 0.01 - 0.5
Zinc (ppm) 25 - 250 50 0.1 - 1.0
pH 5 - 8 6 6.6 - 7.5
2.2. ASPETOS GENERALES DE SISTEMAS DE BIODISCOS
Los contactores biológicos rotatorios, comúnmente conocidos como
biodiscos RBCs (rotating biological contactors, en inglés), se instalaron por
primera vez en Alemania en 1960, gozaron de una considerable
popularidad en los años setenta y pedieron popularidad en los años
ochenta al evidenciar problemas de diseño de la primera época. En la
actualidad, los RBCs son procesos de película fija que constituyen una
opción para nuevos diseños. (BRUC E, 2001)
Los RBCs son sistemas para el tratamiento de aguas residuales, que constan
de una serie de discos, estrechamente separados unos de otros, que giran
mediante el accionamiento de un eje rotatorio dispuesto horizontalmente
de 2 rpm (revoluciones por minuto). Sin embargo, el criterio más importante
5
para establecer la velocidad de rotación es la velocidad basculante (rpm)
πDm, el la que Dm es el diámetro del disco. Una indicación corriente para la
velocidad basculante es 20 m/min para una unidad a gran escala.
Aumentando la velocidad basculante se aumenta la taza de transferencia
de oxígeno (la proporcionalidad es aproximadamente lineal), pero el
requerimiento de energía también aumenta. El eje horizontal esta ubicado
por encima del líquido a tratar, por lo tanto, aproximadamente el 40% de
la superficie de los discos siempre se encuentra sumergida en el líquido.
Debido a la rotación de los discos, de forma alterna una parte se
encuentra en contacto con el líquido que proporciona nutrientes y carbono
orgánico para el crecimiento y reproducción celular y con el aire que le
proporciona oxígeno a la biopelícula formada en los discos. De esta
manera se lograr la oxidación biológica aerobia de la materia orgánica;
mediante la cual el metabolismo microbiano logra reducir el contenido de
materia orgánica y nitrogenada del agua residual. (METCALF & EDDY, 1995).
2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Los biodiscos (RBCs) son un tipo de reactores que como los de lecho
bacteriano utilizan una biopelícula expuesta a las aguas residuales. La
rotación de los discos induce la transferencia de oxígeno manteniendo la
biopelícula en condiciones aerobias. La rotación es también un buen
mecanismo para la eliminación del exceso de biomasa en la superficie de
los discos por medio de los esfuerzos cortantes que se producen y para
mantener en suspensión los sólidos desprendidos de modo que puedan ser
arrastrados desde el reactor hasta el clarificador.
Los RBCs se utilizan como un tratamiento secundario o avanzado. En los
casos en que se precisa un efluente nitrificado, los biodiscos se pueden
6
utilizar para el tratamiento en conjunto de la demanda biológica de
oxígeno (DBO5) y del nitrógeno amoniacal, o para nitrificar por separado el
efluente del tratamiento segundario. (METCALF & EDDY, 1995).
2.2.2. ANÁLISIS DEL PROCESO
Los biodiscos se pueden modelar a partir de estudios de planta piloto y a
partir de datas deducidos de instalaciones existentes a escala industrial.
2.2.3. FUNDAMENTOS DE LA MODELACIÓN DE PROCESOS BIOLÓGICOS
2.2.3.1. OBJETIVOS DEL METABOLISMO MICROBIANO. Las bacterias y, en
menor grado los hongos, son las responsables de las reacciones de
biodegradación. Aunque la mayoría de las reacciones de degradación
forman parte del metabolismo normal de estas células, el objetivo del
metabolismo de los microorganismos no es la eliminación de los
contaminantes ambientales: el objetivo principal del metabolismo
microbiano es crecer y mantenerse. Por lo tanto, la formación de los
modelos debe comenzar por la biomasa activa y por los factores que
permitan este crecimiento y mantenimiento.
Los microorganismos crecen y se alimentan extrayendo nutrientes,
electrones, y energía del ambiente. Los nutrientes son compuestos que
contienen C, N, P, S, y otros oligo-elementos que forman la base de los
constituyentes celulares: carbohidratos, aminoácidos, lípidos y ácidos
nucleicos. Los electrones son necesarios para la reducción de los nutrientes
a la forma química utilizada por los constituyentes celulares, y para generar
la energía necesaria que posibilite la síntesis y el mantenimiento de la
biomasa. (Levin & Gealt. 1996).
7
La energía química o potencial de las sustancias alimenticias se
encuentran en las diversas uniones covalentes entre los átomos de una
molécula. Ello explica que durante la hidrólisis de una unión química se
produzca la liberación de energía. En el caso de la glucosa, existe entre los
átomos de C, H, O una energía potencial de 686 000 calorías por mol
(es decir, por 180 g de glucosa), que puede ser liberada por combustión
como se indica en la siguiente reacción.
C6 H12 O6 + 6 O2 --------→ 6 H2 0 + 6 C O2 + 686 000 calorías
Dentro de las células vivientes esta enorme cantidad de energía no se
libera súbitamente, sino de modo gradual y controlado mediante la
intervención de enzimas que convierten el combustible en CO2 y H2O.
A diferencia de lo que sucede en el motor de un automóvil, dentro de la
célula no se producen cambios repentinos de temperatura. Solo se disipa
en forma de calor una parte de la energía liberada de las sustancias
alimenticias; el resto se recupera en forma de una nueva energía química.
La energía liberada en las reacciones exergónicas por la oxidación de las
sustancias se emplea en diferentes funciones celulares tales como:
La síntesis de nuevas moléculas (proteínas, hidratos del carbón,
lípidos) por medio de la reacciones endergónicas; estas moléculas
pueden remplazar a otras o ser utilizadas en el crecimiento natural
de las células.
Para realizar trabajos mecánicos como en la división celular,
ciclosis y corrientes citoplasmáticas o en la contracción de
músculos.
8
Para producir transporte activo en contra de un gradiente
osmótico o iónico.
Para mantener los potenciales de membrana como en la
conducción y transmisión de impulsos, o para producir descargas
eléctricas (por ejemplo, peces eléctricos).
En la secreción celular.
Para producir energía radiante como en la bioluminiscencia.
La energía que las células tienen a su disposición se encuentra como
energía química en uniones de alta energía.
La célula sólo utiliza parte de la energía total (H) o entalpía contenida en un
compuesto químico, ésta es la denominada energía libre (G), que no se
disipa como calor, expresada como cambio de energía.
∆ H = ∆ G + T * ∆ S
La ecuación revela que a temperatura constante el cambio en la energía
total (∆H) es igual al cambio en la energía disponible o libre (∆G) más la
energía no disponible (T * ∆S), que se disipa como calor. En la ecuación, T
es la temperatura en grados Kelvin y S la denominada entropía del sistema.
Para los procesos biológicos la entropía (S) del sistema es baja, ya que los
átomos de una molécula se disponen ordenadamente cuando éste se
encuentra en estado estable.
En los procesos biológicos aerobios hay una transformación de energía
química en otras formas de energía.
9
Entre todas estas transformaciones existe un eslabón común, la molécula
de adenosintrifosfato o ATP. Esta molécula se encuentra en todas las
células y tiene como característica principal dos uniones con un potencial
energético mucho más alto que todas las uniones químicas.
En la respiración celular, las sustancias orgánicas son degradadas y parte
de la energía así obtenida se acumula en uniones de alta energía del ATP.
La glucosa es el combustible utilizado con mayor frecuencia por la célula, y
la forma de su metabolismo depende de la presencia o ausencia de
oxígeno. La glucólisis anaerobia (fermentación) no requiere oxígeno, pero
solo recupera una pequeña fracción de la energía química de la glucosa.
En presencia de oxigeno, por el contrario, la respiración aerobia oxida la
glucosa a CO2 y H2O, y se genera una mayor cantidad de ATP. En la Tabla
2 se resumen algunas de las principales diferencias entre la respiración
aerobia y la glucólisis anaerobia.
Tabla 2. Algunas diferencias entre la glucólisis anaerobia y aerobia (DE ROBERTIS 1981)
GLUCÓLISIS ANAEROBIA RESPIRACIÓN AEROBIA
No se emplea oxigeno Emplea oxigeno molecular
Degrada la glucosa en ácido láctico y otros compuestos orgánicos complejos Degrada la glucosa en CO2 y H2O
Exergónica Exergónica
Recupera poca energía Recupera el 40% de la energía química
Enzimas localizadas en la matriz citoplasmática Enzimas localizadas en las mitocondrias
Una molécula de glucosa produce 2 moléculas de ATP
Una molécula de glucosa produce 36 moléculas de ATP
El balance energético de la respiración aerobia muestra la producción de
36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa consumida, la
reacción puede escribirse;
10
C6 H12 O6 + 6 O2 +36 Pi + 36 ADP ----→ 6 C O2 + 36 ATP +6 H2 O
Donde:
Pi = Fósforo inorgánico
ADP = Adenosíndifosfato
ATP = Adenosítrifosfato
La célula es capaz de almacenar como ATP el 40% de la energía química
liberada por la combustión de la glucosa. (DE ROBERTIS, 1981).
2.2.3.2. MICROORGANISMOS EN BIODISCOS Y BIOCILINDROS. La población
de microorganismos depende de la carga de contaminantes, de la clase y
categoría de los mismos. En los biodiscos esta población también
depende de la etapa que se esté considerando, ya que ésta es la que
establece una selección biológica por niveles.
Las especies bacterianas que se encuentran fijas cambian a medida que
se desarrollan las distintas etapas de la depuración. Las bacterias que
utilizan los compuestos de carbono, se fijan predominantemente a los
elementos que se encuentran en las etapas iniciales donde la
concentración de estos materiales es relativamente alta.
Las bacterias nitrificantes (nitrosomas y nitrobacter), se encuentran
fundamentalmente fijadas a los elementos situados en las últimas etapas
de la depuración, donde la concentración de materia carbonácea es
mucho menor. De los microorganismos más sobresalientes en un sistema
de biodiscos se pueden mencionar:
11
Bacterias y hongos: Según el reporte de Antoine y Welch (1969), se
mencionan 16 tipos de organismos como: Greotrichum candidum, Bacillus
cereus, Zoogloea filipéndula, Pseudomonas denitrificans, Aerobacter
aerogenes y Eschirichia coli. Para Chittenden y Wells (1971), son:
Sphaerotilus, Beggiatoa y Zoogloea, además de las especies anteriormente
mencionadas, Torpey observó Zoogloea ramigera y oscillatiria en la primera
etapa.
En aguas industriales que son tratadas usando un RBC, Kitchens (1980), aisló
Pseudomonos fluorescenses y Geotrichum. Otros estudios realizados por
Chester y Eskelund (1980), reportaron que la biopelícula estaba compuesta
por el hongo Fusarium y Geotrichum, algunas Pseudomonas y dos especies
de Bacillus, Bracewell (1980), reporta que la Beggiatoa predomina en los
RBCs que son sobrecargados con fenoles y formaldehídos.
Protozoarios, Metazoarios y Algas: London-Arnold y Chan (1982),
encontraron Nematodos, Sarcodinos y Ciliados para tratamiento con altas
cargas orgánicas. Los Ciliados incluyen: Zoothamnium, Vorticella y
Paramecium. (BISHOP, 1986).
2.2.4. APLICACIONES DE LOS CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATORIOS (RBC)
Los RBCs se han aplicado exitosamente para tratar desde 5 000 hasta
millones de galones por día de aguas residuales domésticas e industriales,
se usan también como sistemas de pulimento en plantas existentes para
mejorar la eficiencia de remoción y cumplir con la legislación ambiental.
Las aplicaciones industriales incluyen, entre muchas otras, el tratamiento de
efluentes de planta de procesamiento de alimentos. Los RBCs son efectivos
12
para la remoción de solventes, sustancias orgánicas halogenadas,
acetonas, alcoholes, fenoles, ftalatos, cianuros y productos de desecho de
la industria papelera.
En general los sistemas biológicos pueden degradar en un tiempo
prudencial solo la parte soluble de la contaminación orgánica
(MEJIA,1999).
La empresa Homestake Chemical Company, en Dakota del sur (EEUU), ha
desarrollado un sistema de biotratamiento que utiliza biodiscos (RBCs). La
empresa eligió un tratamiento biológico para el tratamiento de los residuos
cianogénicos después de evaluar cuidadosamente los tratamientos
químicos y físicos, que se rechazaron por su rendimiento, costes de
inversión, y altas concentraciones de cianuro en el efluente (hasta 20
mg/l).(LEVIN & GEALT. 1996).
2.2.5. CARACTERÍSTICAS DE LOS REACTORES DE BIODISCOS
Algunas de las características de los RBCs sobre los procesos
convencionales de lodos activados se encuentran en la Tabla 3.
TABLA 3. Comparación del sistema de biodiscos con sistemas convencionales aerobios (LEVIN & GEALT, 1996)
LODOS ACTIVADOS LECHOS BACTERIANOS BIODISCOS
Forma de establecer el contacto.
Agitación Pecolación a través del lecho
Remojo
Aireación Insuflación de aire o aireación mecánica
Efecto de chimenea o ventilación artificial
Rotación y exposición de los discos al aire
Biomasa Flocs en suspensión Biopelícula Biopelícula fija a los discos, además de flocs en suspensión
Necesidades energéticas
Agitación y aireación Bombeo y aireación, en caso de aireación forzada
Rotación de los discos
13
2.2.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE REACTORES DE BIODISCOS
Los RBCs tienen más ventajas que desventajas comparado con los
procesos biológicos convencionales, ya que si un efluente puede ser
tratado biológicamente, los RBCs son mucho más eficientes que los
sistemas que no tienen película inmovilizada.
Algunas de las ventajas que presentan los Biodiscos son;
Bajos consumos de energía y mantenimiento más sencillo.
Usando una configuración de sistemas anaerobios–aerobio, la
producción de lodos es reducida comparado con un sistema
convencional.
Ya que es posible tener en cada etapa un cultivo biológico diferente,
se cuenta con un grado adicional de flexibilidad en el proceso.
Puede conseguirse bastante nitrificación desarrollando cultivos de
bacterias nitrificantes selectivas en las últimas etapas.
Los tiempos de residencia son bajos, por lo tanto la concentración
de biomasa en suspensión es pequeña.
La biomasa presenta en general buenas características de
sedimentación con lo que se disminuye el costo de la clarificación.
No se necesita recirculación de biomasa.
Algunas de las desventajas que pueden presentarse en los biodiscos son;
Para los tratamientos biológicos de los lixiviados uno de los grandes
problemas, es que los sistemas clásicos de depuración de aguas
residuales no consiguen degradar muchos de los productos
químicos que se han inventado en los últimos años por ejemplo
14
empaques o envolturas utilizados para que un producto sea mas
atractivo al consumidor, (LEVIN & GEALT, 1996).
La principal desventaja de los procesos aerobios frente a los
procesos anaerobios, es la gran cantidad de materia celular que se
produce.
Los RBC no son efectivos cuando las aguas residuales contienen
altas concentraciones de metales y ciertos pesticidas, herbicidas y
compuestos orgánicos fuertemente clorados, debido a la inhibición
de la actividad microbiana.
En algunos casos, como en el tratamiento de polulantes orgánicos
volátiles, puede ser necesario el control de los gases desprendidos,
lográndose esto con la adicción de una cubierta protectora que
evite la dispersión de los gases y, además, que prevenga el deterioro
de los discos por la acción de la luz ultravioleta y evite el crecimiento
de algas.
2.2.7. ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO EN BIODISCOS
En el agua residual, el nitrógeno puede estar presente en diferentes formas
y son numerosas las transformaciones que puede sufrir en los diferentes
procesos de tratamiento como se muestra en la Figura 2 (METCAF & EDDY,
1995). Los dos mecanismos principales que intervienen en este proceso son
la asimilación y la nitrificación-desnitrificación. Debido a que el nitrógeno es
un nutriente, los microorganismos presentes en el proceso de tratamiento
tendrán que asimilar el nitrógeno amoniacal y luego incorporarlo a la masa
celular. Una parte de este nitrógeno amoniacal retornará al agua residual
con la lisis y la muerte de la célula. En el proceso de nitrificación –
15
desnitrificación, la eliminación del nitrógeno se consigue en dos etapas de
conversión.
En la primera, la nitrificación, reduce la demanda de oxígeno del
amoniaco mediante su conversión a nitrato. No obstante, en este paso, el
nitrógeno apenas ha cambiado su forma y no se ha eliminado.
En el segundo caso, la desnitrificación, el nitrato se convierte en un
producto gaseoso que es eliminado. Lo anterior se puede observar
claramente en el ciclo del nitrógeno.
Figura 2. Transformaciones del Nitrógeno en los procesos de tratamiento
biológico
16
2.2.7.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN. Son dos los
géneros de bacterias responsables de la nitrificación: Nitrosomas y
Nitrobacter. Las Nitrosomas oxidan el amoniaco en nitritos, producto
intermedio, mientras que los Nitrobacter transforman los nitritos en nitratos.
La no acumulación de nitritos en el sistema evidencia que la conversión de
amoniaco a nitratos tiene lugar por medio de unas series de reacciones
que gobiernan el proceso de conversión global. De forma aproximada, las
reacciones que tiene lugar se pueden expresa de la siguiente forma:
((METCALF & EDDY, 1991).
Para los Nitrosomas, la ecuación es;
55NH4
+ + 76 O2 +109 HCO3-2 → C5H7O2N +54NO2
- + 57 H2O +104 H2CO3
Para las Nitrobacter, la ecuación es;
400NO2
- + NH4+ + 4H2CO3 + HCO3
- + 195O2 → C5H7O2N + 3H2O+400 NO3-
Las bacterias nitrificantes son organismos extremadamente sensibles a gran
cantidad de sustancias inhibidoras, agentes tanto orgánicos como
inorgánicos que pueden impedir su crecimiento y la actividad de estos
organismos. Las altas concentraciones de amoniaco y de ácido nitroso
pueden resultar inhibidoras, siendo también importante el efecto del pH. El
intervalo óptimo de valores de pH es estrecho, entre 7.5 y 8.6; la
temperatura también ejerce gran influencia sobre el crecimiento de las
bacterias nitrificantes. Para que se produzca nitrificación, es fundamental
que exista una concentración de oxígeno disuelto mínimo de 1mg/L. Si el
valor de OD es menor a este valor, el oxígeno se convierte en el nutriente
limitante del proceso, y puede producirse el cese de la nitrificación.
17
2.2.7.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE DESNITRIFICACIÓN. La
eliminación de nitrógeno en forma de nitrato por conversión en nitrógeno
gaseoso se puede conseguir biológicamente bajo condiciones ANÓXICAS
(sin oxígeno). El proceso se conoce con el nombre de desnitrificación
anaerobia. Sin embargo, las principales vías bioquímicas no son anaerobias
sino modificaciones de las vías aerobias; es por esta razón que se ha creído
conveniente el término anóxico en lugar de anaerobio. La conversión del
nitrógeno, en forma de nitrato, a formas más rápidamente eliminables se
puede llevar a cabo gracias a la acción de los diversos géneros de
bacterias. De entre todas ellas se pueden destacar: Achromobacter,
Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Lactobacillus,
Micrococcus, Proteus, Pseudomonas y Spirillum. Estas bacterias son
heterótrofas capaces de la reducción disimilatoria de nitratos, que es un
proceso de dos etapas. El primer paso consiste en la conversión de nitrato
a nitrito, y a continuación se produce ácido nítrico, óxido nitroso y nitrógeno
gaseoso. Las reacciones de reducción del nitrógeno son las siguientes;
NO3- → NO2
- → NO → N2O → N2↑
Los tres últimos compuestos son gaseosos y son liberados a la atmósfera.
En los sistemas de desnitrificación el parámetro crítico es la concentración
de OD, pues suprime el sistema enzimático para el desarrollo del proceso
de desnitrificación. El pH óptimo se sitúa entre 7 y 8, con diferentes valores
óptimos que dependen de las diferentes poblaciones bacterianas posibles.
La temperatura afecta la tasa de eliminación de nitrato y la del crecimiento
microbiológico. Los microorganismos son muy sensibles a cambios de
temperatura.
18
2.2.8. DIFICULTADES EN BIODISCOS Y BIOCILINDROS
Las dificultades el los procesos con estos sistemas puede provenir al igual
que en otros procesos biológicos por diferente causas (HERNANDEZ, 1996).
2.2.8.1. PERDIDA DE BIOMASA. Debido a que el agua residual a depurar
contiene sustancias toxicas o inhibidoras que actúan sobre la biomasa.
2.2.8.2. DESARROLLO DE BIOMASA BLANCA. En los biodiscos también se
pueden desarrollar organismos de color blanco. Esto normalmente no
afecta de un modo inmediato la depuración. Los organismos blancos son
probablemente Triotrix o Beggiatoa, que aparecen en áreas limitadas. Si
esta forma de biomasa domina en la superficie puede esperarse una
reducción en los rendimientos de la depuración. La aparición de esta
anomalía puede ser debido a la septicidad de las aguas residuales
efluentes o a la existencia de altas concentraciones de ácido sulfhídrico.
Estos microorganismos blancos, extraen energía a partir de la oxidación del
ácido sulfhídrico ( H2S ) a sulfatos (DE ROBERTIS, 1981).
2.2.8.3. DISMINUCIÓN DE LA EFICIENCIA DEPURADORA. La disminución del
rendimiento puede deberse a causas como:
Reducción de la temperatura de las aguas residuales. La
temperatura de las aguas residuales por debajo de 10 oC, tendrá
como consecuencia la reducción de la actividad biológica y por lo
tanto se reduce su poder de biodegradación, debe tenerse en
cuenta que la temperatura es un parámetro muy critico en las
plantas diseñadas para nitrificación.
Variación notable del caudal.
Variación notable de la carga orgánica.
19
Alteraciones de pH. El agua residual tiene normalmente un pH entre
6,5 y 8.5. Si este se altera por algún tiempo, afectará el correcto
funcionamiento del sistema. Cuando se requiere lograr una buena
nitrificación, el pH y la alcalinidad son parámetros muy críticos,
debiéndose tener el pH próximo a 8.4. El nivel de alcalinidad para
la nitrificación en el efluente debe mantenerse mínimo en 7.1 veces
la concentración de amoniaco, para permitir que la reacción se
complete sin afectar negativamente a los microorganismos (MEJIA,
1999).
Acumulación de sólidos en los discos. Si es inadecuada la
eliminación de sólidos, se puede bloquear el paso de aire
generando condiciones anaerobias.
Las sustancias que pueden inhibir la reducción de la DBO5 al igual que la
concentración de sustancias que inhiben la nitrificación son: Amoniaco,
Arsénico, Boro, cadmio, Cromo (III o VI ), Cobre, Cianuro, Hierro, Plomo,
Magnesio, Mercurio, Niquel, Plata, Cinc, Fenoles.
Tabla 4. Concentración de sustancias inhibidoras de la nitrificación (HERNÁNDEZ, 1996)
Sustancia mg/L
Cromo (hexa) 0,2
Cobre 0,05
Cianuros 0.3
Plomo 0.5
Magnesio 50
Níquel 0.25
Sulfatos 500
Zinc 0.1
Fenol 5.0
2-Dinitro Fenol 150
20
2.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LOS REACTORES DE BIODISCOS
En el diseño de los contactores biológicos rotatorios se debe tener en
cuenta las siguientes consideraciones (MARIN, 1995):
Materiales de construcción y factores de forma.
Compartimentalización.
Características del afluente y del efluente.
Criterios de carga.
Requerimientos de potencia.
Separación de sólidos suspendidos en afluente y efluente.
2.3.1. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y FACTORES DE FORMA
Como en todos los sistemas para el tratamiento de aguas residuales, los
RBCs están sometidos a ambientes corrosivos. En grandes instalaciones se
usa concreto reforzado resistente a la corrosión o cubiertos con materiales
resistentes como plástico o fibra de vidrio. Cuando se usan materiales de
plástico los sistemas están bajo techo, protegidos de la luz ultravioleta. La
cubierta actúa también como medio para controlar el crecimiento de
algas. En instalaciones pequeñas se usa generalmente el acero inoxidable,
y a nivel de laboratorio se prefiere el acero inoxidable por su resistencia y
duración.
Los discos son generalmente plásticos, siendo el material más empleado el
polietileno de alta densidad. También se ha usado el poliestireno, el
polipropileno y el PVC. En instalaciones a nivel del banco y de laboratorio
se ha utilizado también el acero inoxidable, el cual presenta una superficie
21
de fácil adherencia para los microorganismos; especialmente si son
anaerobios. Una relación típica área/volumen es de 100 m2 : 1m3.
Es obvio que la corrugación de las superficies aumenta el área disponible
para el crecimiento de microorganismos y mejora la adherencia y
estabilidad estructural del sistema.
Los mayores problemas operacionales encontrados se refieren a las fallas
del eje, de los cojinetes, el rompimiento de los discos y de la estructura del
soporte.
El incremento de la sumergencia de los discos en el agua residual reduce
la carga sobre el eje y los cojinetes, pero esta se limita del 40 al 43% para
que los ejes estén por encima del agua residual.
La longitud de los ejes se limita debido a problemas estructurales y de
estabilidad a 8,23 m. de los cuales 7,62 están ocupados por los discos.
La profundidad máxima a escala real es de 1,8 m. con una sumergencia
del 40%.
2.3.2. COMPARTIMENTALIZACIÓN
En plantas de tratamiento pequeñas, el eje es paralelo a la dirección de
flujo y el tanque puede o no llevar deflectores. En grandes instalaciones el
eje se dispone perpendicular a la dirección del flujo y forma un tren de
biodiscos como se aprecia en la Figura 3. La compartimentalización
provee al sistema de diversidad y flexibilidad; ya que en cada
compartimiento el agua residual va a tener unas características
particulares, la población y el tipo de microorganismos llegan a ser
22
diferentes en cada etapa, pudiéndose encontrar en las últimas etapas
nitrificación creciente. Andreadakis (1987) demostró que los reactores de
arreglo longitudinal con tres o cuatro compartimentos o etapas en serie,
dan mejor eficiencia de remoción que trenes paralelos bajo condiciones
de carga similar.
Figura 3. Tren de biodiscos en flujo perpendicular al eje.
2.3.3. CARACTERÍSTICAS DEL AFLUENTE Y EFLUENTE
Los sistemas de biodiscos se pueden diseñar para llevar a cabo los
tratamientos secundarios o avanzados. Las características del efluente en
lo que se refiere a la DBO, son comparables a las de los procesos de
fangos activados bien operados, como se puede apreciar en la Tabla 5,
que muestra las diferencias de los procesos biológicos existentes.
En los casos en los que se precisa producir un efluente nitrificado, los
biodiscos se puede utilizar para el tratamiento en conjunto de la DBO y del
amoniaco o para nitrificar por separado el efluente del tratamiento
23
segundario. Los RBCs han demostrado alta eficiencia en procesos de
nitrificación. Así puede ser utilizado como tratamiento terciario,
simplemente añadiendo a las plantas de tratamiento ya existentes. Los
reactores de película adherida se han usado para el tratamiento tanto de
aguas residuales domésticas como industriales. La aplicación más común
es el tratamiento secundario.
Tabla 5. Valores típicos de los procesos aerobios de tratamiento biológico
(adaptado de Metcalf y Eddy, inc, 1991)
Proceso aerobio
Eliminación
típica de DBO
(%)
Tasa de
eliminación de
DBO (mg/L*día)
Tiempo de
retención del
líquido
Proceso de lodos activados
Convencional (flujo pistón) 85-95 240 - 640 4-8 h
Mezcla completa (CSTR) 85-95 640 - 1760 3-5 h
Estanque /Lagunas
Aerobia- anaerobia 80-95 14.4 – 60 5 – 30 días
Aerobia (tasa baja) 80-95 17.6 - 40 10 – 40 días
Lechos bacterianos
Medio poroso (tasa baja) 80 – 90 64 – 400
Medio plástico (tasa alta) 65 - 90 320 – 1280
Biodiscos 60 - 95 32 - 56 0,7 – 1,5 h
2.3.4. CRITERIOS DE CARGA
Los tanques o rectores se construyen con una capacidad media de 0,0049
m3/m2*día de discos. El tiempo de retención hidráulica más usual es de
1.44 horas para aguas residuales domesticas, para una carga hidráulica de
0.08 a 0.16 m3/m2*día (MARIN 1995).
24
La carga orgánica máxima que se le puede aplicar a los RBCs esta
limitada por la capacidad de oxigenación del sistema, que usualmente
sólo cubre la demanda de oxigeno de la biomasa adherida, mientras que
la biomasa suspendida puede estar limitada por el oxigeno e inclusive en
condiciones anaerobias especialmente en las primeras etapas. Para evitar
esta limitación algunos RBCs reciben aireación adicional.
La tabla 6 muestra algunos parámetros útiles para el diseño de un RBCs.
Tabla 6. Información típica para diseño de RBCs (METCALF & EDDY, 1991)
NIVEL DE TRATAMIENTO
Elemento
Secundario
Nitrificación
combinada
Nitrificación por
etapas
Carga hidráulica (m3/m2*día) 0,08 - 0,16 0,03 - 0,08 0,04 - 0,1
Carga Orgánica
(gr DBOS/m2*día) 3,70 - 9,8 2,45 - 7,35 0,49 - 1,47
(g DBOT/m2*día) 9,80 - 17,15 7,35 – 14,70 0,98 - 2,94
Carga orgánica sobre la
primera etapa
(gr DBOS/m2*día) 19,6 - 29,4 19,6 - 29,4
(gr DBOT/m2*día) 39,2 - 58,4 39,2 - 58,4
Carga de NH3 (gr/m2*día) 0,74 - 1,47 0,98 - 1,96
Tiempo de retención (h) 0,7 - 1,5 1,5 - 4 1,2 - 2,9
DBO5 del efluente (mg/l) 15 - 30 7 – 15 7 - 15
NH3 en el efluente (mg/l) ′2 ′2
Los sistemas sobrecargados presentan una baja eficiencia de remoción,
bajas concentraciones de oxígeno disuelto, crecimiento de organismos
filamentosos como beggiatoa, que es reductora de sulfatos y por lo tanto
malos olores debido a la generación de H2S. En algunos casos el impacto
de la sobrecarga orgánica puede superarse quitando la pared separadora
25
entre la primera y segunda etapa, suplementando aire, utilizando
alimentación escalonada y finalmente recirculando el efluente de la última
etapa para diluir el afluente.
2.3.5. REQUERIMIENTOS DE POTENCIA
El accionamiento de los RBCs se hace mediante motores acoplados al eje.
En pequeñas plantas, para menos de 100 personas, en términos de
población equivalente, Wanner (1990), encontró un consumo de 60 w/Kg
DBO5 en el efluente, lo que da un consumo total de 1,5 Kwh/Kg DBO5
removida (MARIN, 1995).
2.3.6. SEPARACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS EN AFLUENTE Y EFLUENTE
El tratamiento primario, rejillas, clarificador, separador de grasas y otras
sustancias flotantes, es imprescindible para un correcto funcionamiento.
De esta forma se evitan los materiales que podrían sedimentar en los
tanques o que podrían obstruir el espacio entre los discos.
También es necesaria la construcción de sedimentadores secundarios,
para la separación de la biomasa suspendida. En los RBCs
convencionales, para la remoción de materia orgánica carbonácea hay
una producción importante de lodo, si se tiene en cuenta que el proceso
es aerobio. El efecto de la fuerza de cizallamiento que se genera por la
rotación de los discos, combinado con el peso y el envejecimiento de la
biomasa, hace que continuamente se desprenda biomasa de los discos.
Afortunadamente se ha comprobado que los lodos de los RBCs tienen
buenas características de sedimentabilidad.
26
2.4. MODELOS CINÉTICOS DE LOS REACTORES DE BIODISCOS
SHIEH encontró que la concentración de sustrato afecta directamente el
orden global de la reacción biológica. Demostró que es posible obtener
órdenes de reacción de ½ en la primera etapa y a medida que la
concentración disminuye en orden puede cambiar a la unidad. La no
consideración de los efectos de transferencia puede conducir a
conclusiones erróneas. Debe quedar claro, que la escogencia del modelo
cinético para una aplicación específica sólo es posible mediante la
experimentación.
El diseño de un reactor debe estar basado en datos cinéticos y si éstos no
están disponibles no es posible realizar el dimensionamiento correcto del
sistema. Se han desarrollado modelos matemáticos para explicar la
remoción del sustrato los cuales son poco prácticos debido al gran número
de parámetros y coeficientes que deben especificarse. Como alternativa
se han usado con frecuencia modelos semiempíricos más simples, útiles
para el diseño de instalaciones reales a partir de los datos de planta piloto.
El primer modelo está basado en la ecuación de Monod.
SKS*
s
m
+=
µµ
EL SEGUNDO MODELO que se considerará representa el caso límite del
modelo de saturación para el cual la constante Ks es mucho mayor que la
concentración de sustrato. Bajo estas condiciones, la expresión de Monod
queda de primer orden. Se ha observado que la remoción de sustrato
soluble frecuentemente sigue una cinética de primer orden en los casos en
que la DBO5 sea soluble o la velocidad de rotación sea baja. Ambos
27
modelos semiempiricos están basados en un balance de masa de sustrato
soluble en todo el reactor como sigue:
VadtdSSSQ
dtdSV
nneta
*)(* 0
−−=
(1)
Donde;
V: Volumen del líquido en el reactor (m3)
(ds/dt)neta: Velocidad neta de cambio de la concentración de sustrato
soluble en el reactor (mg/l).
Q : Caudal (m3/d)
S0 : Concentración de sustrato soluble en la estrada ( mg/l)
S : Concentración de sustrato soluble a la salida (mg/l)
(ds/dt)u: Velocidad de utilización de sustrato soluble por unidad de
biomasa adherida (mg/l)
VA: Volumen de biomasa adherida (m3). Es el producto del área
activa total por el espesor de la biopelícula adherido d. ( π(ri2 –
r02)*d).
Estos modelos que se describen están sujetos a las siguientes suposiciones:
La remoción de sustrato es exclusiva de la biomasa adherida.
El oxigeno no es un factor muy limitante.
Hay mezcla completa en cada etapa.
La operación es en estado estable.
La masa adherida de microorganismos es proporcional al área
activa de los discos.
MODELO DE VELOCIDAD DE SATURACIÓN: En estado estable, cuando se
incluye la ecuación de Monod junto con las expresiones que dan el
28
rendimiento de utilización de sustrato Y y la tasa específica de crecimiento
µ.
µ*
=dtdSY
dtdX
(1.a )
=
dtdS
dX*1µ (1.b)
La ecuación (1) puede describirse;
( )SKsA*S*PSSoQ
+=− (2)
Yd*X*P mµ
= (3)
Donde;
A: Área activa para el crecimiento de la biopelícula (m2).
µm: Velocidad especifica de crecimiento de la biopelicula (d-1).
Ks: Constante de velocidad media de saturación (mg/l)
d: Espesor de la biopelícula (m)
X: Biomasa activa por unidad de volumen de biopelícula ( g/m3)
Y: Rendimiento de la biomasa ( g de biomasa producida/ g de
sustrato consumido)
P: Máxima velocidad especifica de remoción de sustrato soluble, un
parámetro que toma en cuenta los efectos de difusión interna y
velocidad de crecimiento (g/m2*d)
+
=
PS*
PKs
W111
(4)
( )A
SSo*QW −= (5)
Cuando se presentan datos de 1/W en función de 1/S para varias cargas
orgánicas e hidráulicas debe resultar (si el modelo explica el fenómeno)
una línea recta, de la cual se obtiene los parámetros P y Ks.
29
Si se considera cada etapa por separado, se puede obtener los valores de
los parámetros de cada una de ellas. La expresión para el cálculo del área
activa de i-esima etapa se puede obtener de la ecuación (2):
( )SKs*S
S*PQA
i
ii +
−
= − 11 (6)
Donde Ai esta dado por:
( )222 rRN**A ii −= π (7)
Donde;
Ni: Número de discos
R: Radio del disco (m)
r: Radio del eje que sirve de soporte a los discos (m)
MODELO DE PRIMER ORDEN: Si los estudios de tratabilidad confirman que un
modelo de primer orden puede explicar la remoción de sustrato, la
ecuación (1) quedaría:
( ) A*S*KSSoQ =− (8)
Donde ;
K: Coeficiente de velocidad de primer orden (m*d-1), el cual puede
obtenerse experimentalmente mediante la linealización de la
ecuación (8) de la siguiente manera;
S*KW = (9)
Una gráfica de W en función de S permite hallar el valor de K. Nuevamente
podría considerarse el conjunto de etapas u obtener un parámetro K para
30
cada etapa. El área de cada etapa, de acuerdo con la ecuación (8),
estará dada por:
−
= − 11
i
ii S
S*KQA (10)
MINIMIZACIÓN DEL ÁREA ACTIVA (8): Si los parámetros cinéticos son
constantes en todo el reactor el área mínima se obtiene cuando la relación
entre las concentraciones de las etapas es la siguiente:
1
1
+
− =i
i
i
i
SS
SS
(11)
Esto implica una igual eficiencia de remoción en todas las etapas.
Para el modelo de saturación:
( )
1111
1
−
+
=
++
−
i
i
i
i
iiii
SS*K
PP
S*K*SS (12)
Para el modelo de primer orden:
i
iiii K
KSSS 111 ** +
+−= (13)
31
3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
3.1. MATERIALES Y METODOS
A continuación se describe los equipos, materiales y métodos utilizados
para el estudio de tratabilidad de los lixiviados provenientes del relleno
sanitario “La Esmeralda” de la ciudad de Manizales en el reactor de
biodiscos a escala piloto, el cual pertenece al laboratorio de aguas
residuales de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales.
3.1.1. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
Para el presente estudio el equipo utilizado está conformado por un tanque
de almacenamiento (que a al vez funcionaba como un sedimentador),
una bomba peristáltica, el reactor de biodiscos, un sistema mecánico
compuesto por un motor, un reductor, un regulador de velocidad y
pequeño sedimentador a la salida del reactor.
El reactor está construido en acero inoxidable calibre 18, con 0.8 m de
largo, 0.34 m de ancho en la superficie, 0.13 m de ancho en la base, 0.18
m de profundidad total. Profundidad máxima de la columna de agua 0.16
m.
Tiene además tres tabiques removibles de acero inoxidable, para seccionar
el tanque, y así tener dos o tres reactores en serie.
La capacidad bruta (sin discos y tabiques) es de 34.7 litros. La capacidad
total (51 discos y 3 tabiques) es de 29.3 litros. Esta capacidad debe
32
calcularse para cada configuración del tanque. La capacidad neta con
sedimentadores en los extremos (5 cm de largo) es de 24.7 litros.
Figura 4. Reactor de biodiscos utilizado
Los tabiques disponen de una ranura inferior de 11 cm de largo por 0,5 cm
de altura, para igualación hidráulica y paso de lodos, como se puede
apreciar el la figura 5.
Figura 5. Detalle de tabique, eje, cuñero y disco.
33
El reactor consta de 51discos de acrílico (peso promedio 0.250 Kg/ disco)
de 3 mm de espesor, 30 cm de diámetro y 40% de sumergencia.
Eje de acero inoxidable de 1,25 pulgadas de diámetro, con cuña
longitudinal para los discos. Longitud entre chumaceras 0.95 m.
Chumacera de abrir de tipo flotante (carga axial). Motor Siemens de 0.4 HP,
trifásico.
Reductor de velocidad Fama, relación 50:1. Transmisión por cadena.
Micro Master: variador electrónico digital Siemens como se puede apreciar
en la figura 4. Este convertidor de frecuencia permite: inversión de la
dirección de rotación, velocidades de rotación entre 0 y 30 rpm, arranque
automático después de un corte de energía.
3.1.2. ALIMENTACIÓN
Para el presente trabajo, en una primera etapa del proyecto, se utilizó un
tanque de almacenamiento de 50 litros; el cual estaba ubicado muy por
encima del nivel de liquido del reactor; esto para utilizar la energía
potencial debido a la diferencia de los niveles. Al tanque se le instaló un
pequeño flotador que albergaba una manguera de plástico de 4 mm de
diámetro la cual se mantuvo por debajo del nivel de líquido de
alimentación a una altura constante, garantizándose una cabeza de
presión constante. A la manguera se le instaló una válvula de plástico de 3
mm de diámetro.
Para la parte final del trabajo, se utilizó una válvula peristáltica y un tanque
de alimentación de 120 L, para así mantener la alimentación constante, ya
34
que con la válvula de plástico y el tanque elevado, se presentaron algunas
dificultades para mantener el caudal constante.
3.1.3. CARACTERÍSTICAS DE LOS LIXIVIADOS A TRATAR
Las características de los lixiviados a tratar provenientes del relleno sanitario
la Esmeralda se pueden asumir como las de un lixiviado típico tal como se
presentó en la tabla 2. Los valores de los parámetros de interés en un
lixiviado son muy variables, ya que estos fluctúan con el estado del tiempo
(verano e invierno), la temperatura, entre otros.
3.2. MONTAJE Y PRUEBAS DE LABORATORIO
En el presente trabajo se realizaron los análisis propuestos para determinar
DQO, DBO5 , STT, STV, SST, SSV, pH, color, turbiedad, NTK, como parámetros
para cada una de los muestreo puntuales que se le hiciera al reactor de
biodiscos.
Para la puesta en marcha del proceso, la variable que se manipuló, fue el
caudal; ya que fue la variable más fácil de controlar.
3.2.1. INOCULACIÓN DEL REACTOR DE BIODISCOS
Para inocular, se utilizaron microorganismos que el RBCs poseía en el
momento de puesta en marcha; al reactor solo se le cambio la
alimentación, también se optó por traer lodos de una planta de lodos
activados del SENA. Luego de inocular el RBCs se mantuvo por un espacio
de 5 días en operación en discontinuo. Luego de este tiempo, se empezó
a alimentar en forma continua. Durante los primeros 15 días de operación
se empezó a observar la formación de la biopelícula. De aquí en adelante
se conservó el caudal por espacio de 15 días y se hicieron dos muestreo
35
semanales, haciéndose la medición de los parámetros antes
mencionados.
Para esta fase del trabajo el RBCs, trabajó en 3 etapas, utilizándose para
esto, los tabiques propios de reactor. Para una segunda fase, se optó por
retirar los tabiques.
3.2.2. FACTORES QUE CONTROLAN EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
La selección de estos factores depende de su característica: constantes y
variables.
PARÁMETROS CONSTANTES
Volumen de agua en el reactor: 0.0293 m3
Porcentaje de sumergencia: 40%
Área activa (es el área del reactor que no se moja, es decir el área sobre la
cual se forma la biopelícula): 7,13 m2
Número de etapas: 3
Velocidad de rotación: 3 rpm
PARÁMETROS VARIABLES
El caudal fue la variable que se manipuló durante el desarrollo del presente
trabajo. Después de que el RBCs empezó a alimentarse en continuo, el
caudal se mantuvo constante por periodos de 15 días y así cada vez que
se incrementaba el caudal, como se puede observar en las tablas de
resultados.
36
4. OPERACIÓN DEL REACTOR DE BIODISCOS
En el presente capítulo se presentan los resultados obtenidos a lo largo del
presente fase del trabajo de investigación. Al igual se presentan las
diferentes gráficas comparativas del comportamiento de los parámetros en
estudio para la determinación de la viabilidad de la utilización de un RBCs
en el tratamiento de los lixiviados del relleno sanitario “La Esmeralda”
4.1. PUESTA EN MARCHA DEL REACTOR DE BIODISCOS
El reactor fue puesto en marcha con una carga de 5 Litros/día de lixiviado
crudo, se utilizaron 5 litros de lodos de la planta de lodos activos del SENA,
con los cuales se obtuvo una muy buena respuesta en la proliferación de
los microorganismos en el reactor. La formación de la biopelícula al igual
que la permanencia de microorganismos fue evaluada desde la fecha de
arranque del reactor de manera cualitativa, con buenos y muy aceptables
resultados al hacer las diferentes observaciones en el microscopio.
Se realizaron las caracterizaciones de los parámetros correspondientes en el
laboratorio de la Empresa Metropolitana de Aseo EMAS. S.A.,E.S.P. con el fin
de realizar un seguimiento al comportamiento del reactor, en los
parámetros de pH, Color, Turbiedad, Sólidos Totales, Sólidos Totales volátiles.
Sólidos Totales Fijos, Sólidos Suspendidos, Sólidos Suspendidos Volátiles,
Sólidos Suspendidos Fijos, DBO5 y DQO, siendo estos dos últimos parámetros
los de mayor relevancia en el análisis. Se obtuvieron resultados no muy
satisfactorios e inclusive algunos incoherentes durante la etapa de
acondicionamiento del reactor, debido a los caudales de alimentación
37
bajos que se estaban manejando, lo cual producía obstrucciones en la
válvula de alimentación al reactor por los sólidos que trae consigo el
lixiviado causando errores en los tiempos de retención y por ende en los
resultados. Esto sugirió llevar el seguimiento del comportamiento del reactor
operando a altos caudales de alimentación; además, se encontró una
buena respuesta con estas carga altas, como se puede ver más adelante
en las tablas de resultados.
4.2. PARÁMETROS DE ESTUDIO Y VARIACIÓN DE LA CARGA ALIMENTADA AL
REACTOR
Para la determinación de los valores de cada parámetro se siguieron los
procedimientos indicados en el manual de análisis de aguas el cual
recopila en un solo compendio los procedimientos de análisis basados en
los métodos estandarizados de la APHA, AWWA y WPCF, que se llevan a
cabo en los laboratorios de la Universidad Nacional de Colombia, sede
Manizales.
Los parámetros considerados en la evaluación del comportamiento del
reactor y sus unidades correspondientes se presentan en la Tabla 7.
Durante el proceso de evaluación del reactor de biodiscos, se realizaron 27
caracterizaciones (los datos de cada parámetro medidos en el laboratorio
se presentan en las tablas de caracterización presentadas en los anexos
del presente trabajo), el caudal de alimentación fue variado desde 24
Litros/día hasta 98 Litros/día, para cada uno de estos caudales existe un
tiempo de retención en el reactor y una carga de DBO5 de entrada en
gramos de DBO5/m2*día, dependiendo de las condiciones del lixiviado en
el día de la caracterización.
38
Tabla 7. Parámetros analizados, unidades y métodos
PARÁMETRO UNIDADES MÉTODO PARÁMETRO UNIDADES MÉTODO
pH Unidades Potenciométrico DQO mg O2/L Reflujo
TEMPERATURA °C Termométrico SÓLIDOS TOTALES mg/L Secado a 110°C
COLOR U Pt Co Colorimétrico
SÓLIDOS
SUSPENDIDOS
VOLÁTILES
mg/L Filtració y secado a
110°C
TURBIEDAD UNT Turbidimetro SÓLIDOS
SEDIMENTABLES ml/L/h Volumétrico
DBO mg O2/L Incubación NITRÓGENO mg/L Kjeldahl
En la tabla 8, se presenta la variación de carga alimentada al reactor
durante todo el proceso de evaluación del biodiscos, a continuación se
presenta una muestra de cálculo de estos parámetros.
Considerando, por ejemplo, los datos presentados en la Tabla 3 de los
anexos, correspondiente a la corrida N.3, realizada el día 13 de marzo de
2003, se tiene un caudal de entrada de 24 L/día, para realizar el cálculo de
tiempo de retención se procede asÍ:
díah
díaLcaudalLreactordelvolumen
retencióndeTiempo24
*)/(
)(=
El volumen del reactor es de 29,3 L, reemplazando se tiene;
hdíah
díaLL
retencióndeTiempo 3,2924
*/243,29
==
Para esta corrida, se tiene un valor de DBO5 de entrada de 7,6 g/L, el
cálculo de la Carga de DBO5 de entrada (g DBO5/m2*día), se realiza
siguiendo la ecuación:
39
)()/(*)/(
arg2
55 mreactordelActivaÁrea
LgDBOiónConcentracdíaLCaudalDBOaC =
Conociendo que el área activa del rector es 7,13 m2 y reemplazando se tiene;
)*/(58,2513,7
/6,7*/24arg 2
525 díamDBOgm
LgdíaLDBOaC ==
Tabla 8. Variación de caudal y carga orgánicade durante el proceso
Corrida Caudal
Tiempo retención DBO5 entrada
Carga DBO5 entrada
N. L/día h g/L g DBO5/m2*día 1 24 29,3 *** *** 2 24 29,3 5200 17,50 3 24 29,3 7600 25,58 4 24 29,3 *** *** 5 20 35,2 5600 15,71 6 24 29,3 4800 16,16 7 30 23,4 4400 18,51 8 56 12,6 4400 34,56 9 56 12,6 7800 61,26 10 64 11,0 4300 38,60 11 96 7,3 4000 53,86 12 80 8,8 4300 48,25 13 98 7,2 2200 30,24 14 98 7,2 2500 34,36 15 98 7,2 3800 52,23 16 98 7,2 4620 63,50 17 98 7,2 4900 67,35 18 98 7,2 4620 63,50 19 98 7,2 4690 64,46 20 98 7,2 6000 82,47 21 98 7,2 4600 63,23 22 50 14,1 4800 33,66 23 50 14,1 3600 25,25 24 50 14,1 3800 26,65 25 50 14,1 4800 47,12 26 70 10,0 5400 53,02 27 70 10,0 4600 45,16
40
Las casillas que en la tabla 8 que presentan el signo *** se refieren a que por algún motivo no se pudo determinar el valor de DBO5 y por consiguiente no se determina su carga orgánica pero se le hizo seguimiento a los demás parámetros.
Como se puede observar en la tabla 8, la variación de la carga orgánica
se realizó en un rango amplio y significativamente alto, siendo la carga
mínima alimentada al reactor de 15,71 g DBO5/m2*día y la carga máxima
de 82,47 gr DBO5/m2*día con tiempos de residencia de 35,2 y 7,2 h
respectivamente.
4.3. PUNTO DE MUESTREO Y BIOPELÍCULA ADHERIDA A LOS DISCOS
Los puntos de muestreo generales, fueron a la entrada (sedimentada),
salida del reactor (sedimentada) salida del reactor, también se realizaron
algunas caracterizaciones por compartimentos, teniéndose como
parámetro el análisis de la DQO para el reactor. En ocasiones también se
realizó la caracterización de esas variables filtrando la muestra y sin filtrarla.
Los resultados de estos análisis se resumen más adelante para cada
parámetro en estudio.
La Figura 6 muestra el reactor con sus diferentes puntos de muestreo:
1- Se refiere a la entrada de lixiviado crudo al reactor.
2- Es el punto de salida del lixiviado tratado del reactor.
3- El punto muestra el tabique divisorio entre los compartimentos 1 y 2
del reactor.
4- Muestra la división entre los compartimientos 2 y3 del reactor.
Es importante notar, que los tabiques fueron retirados del reactor luego de 2
meses de experimentación para evitar la saturación de la biopelícula en el
primer compartimiento del reactor, en la Figuras 7 se puede apreciar la
41
biopelícula formada en este primer compartimiento antes de retirar los
tabiques. La Figura 8, se muestra el reactor luego de haber retirado los
tabiques, aquí se puede apreciar la biopelícula nueva en una fase de
crecimiento, mientras en el primer compartimiento la biopelícula se
encuentra en una fase diferente (anaerobia) .
Figura 6. Puntos de muestreo del reactor de biodiscos
Figura 7. Biopelícula en compartimientos 1 y 2 antes de su desprendimiento
42
Figura 8. Reactor de biodiscos sin tabiques y luego del desprendimiento de la biopelícula
4.4. COMPORTAMIENTO DEL REACTOR DE BIODISCOS.
4.4.1. COMPORTAMIENTO DEL pH EN EL REACTOR DE BIODISCOS
Los puntos de muestreo para la medición de este parámetro fueron
entrada y salida del reactor, utilizándose un pH-metro en el momento del
muestreo. Los resultados obtenidos para las diferentes caracterizaciones se
presentan en la Tabla 9.
La gráfica correspondiente a la tabla 9 es la gráfica 1, en donde se
aprecia el comportamiento de pH durante todo el proceso. Como se
puede observar, el pH durante todo el proceso se comportó de la misma
forma, siendo para todas las caracterizaciones mayor el pH a la salida que
a la entrada del reactor; en ningún caso sucedió lo contrario. El valor más
alto de pH en la salida del reactor fue de 9 y el más bajo de 7.99. Para la
entrada del reactor, el valor más alto fue de 8.26 y el valor más bajo fue de
7.57. Como se puede observar en la gráfica 1, el pH es siempre mayor a la
salida, como era de esperarse debido a la producción de CO2.
43
Tabla 9. Variación del pH en el reactor de biodiscos
carga DBO5 entrada pH entrada pH salida
carga DBO5 entrada pH entrada pH salida
g DBO5/m2*día g DBO5/m2*día
17,50 7,96 8,43 63,50 7,57 8,31 25,58 8,06 8,64 67,35 7,61 8,41 15,71 8,26 9 63,50 7,64 7,99 16,16 8,14 8,75 64,46 7,85 8,27 18,51 7,98 8,52 82,47 7,98 8,41 34,56 7,72 8,55 63,23 7,85 8,56 61,26 7,85 8,36 33,66 7,78 8,29 38,60 8,05 8,53 25,25 8,02 8,65 53,86 7,9 8,5 26,65 8,23 8,75 48,25 7,87 8,26 47,12 7,99 8,65 30,24 7,91 8,38 53,02 8,12 8,74 34,36 7,98 8,52 45,16 8,15 8,64 52,23 7,89 8,52
Gráfica1. Variación del pH en el reactor de biodiscos
COMPORTAMIENTO pH ENTRADA - SALIDA
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
15,7 18,5 26,6 34,4 45,2 52,2 61,3 63,5 82,5
Carga orgánica (g DBO/m^2*día)
pH
pH Entrada
pH Salida
4.4.2. VARIACIÓN DEL COLOR DURANTE EL PROCESO
La medición del color se realizó a la entrada y salida del reactor utilizando
el espetrofotómetro (Spectroquant NOVA 60), el cual nos reporta unidades
44
de color (UNC). los resultados se resumen en la Tabla 10, su gráfica
correspondiente es la 2.
Como se puede apreciar en la tabla 10 la remoción en algunos casos es
negativa ya que el color en la salida es casi siempre mayor a la entrada,
(como era de esperarse) debido a biomasa suspendida que se produce en
los procesos biológicos aerobios.
Tabla 10. Variación del color en el reactor de biodiscos
Carga DBO5 entrada Color
entrada Color salida %
Remoción g DBO5/m2*día UNC UNC
15,71 1230 1770 -43,9 17,50 1640 1950 -18,9 25,25 1350 1240 8,1 25,58 1650 1800 -9,1 26,65 1260 1120 11,1 30,24 660 640 3,0 33,66 1120 1180 -5,4 34,36 890 740 16,9 38,60 1170 1260 -7,7 45,16 1680 1580 6,0 47,12 1870 1570 16,0 48,25 460 680 -47,8 53,02 1650 1890 -14,5 53,86 1060 1150 -8,5 61,26 1380 2810 -103,6 63,23 1150 1360 -18,3 63,50 350 490 -40,0 63,50 1270 1470 -15,7 64,46 1220 930 23,8 67,35 700 270 61,4 82,47 1100 1300 -18,2
45
Gráfica 2. Variación de color en el reactor de biodiscos
Comportamiento Color Entrada - Salida
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
15,7 25,6 33,7 45,2 53,0 63,2 64,5
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
Col
or (U
NC
)
Color Entrada
Color Salida
4.4.3. VARIACIÓN DE LA TURBIEDAD DURANTE EL PROCESO
Para la medición de la turbiedad a la entrada y salida del reactor, se utilizó
el espetrofotómetro (Spectroquant NOVA 60) el cual nos reporta los valores
de unidades nefelométricas de turbiedad (UNT). Los resultados se resumen
en la Tabla 11, su gráfica correspondiente es la 3.
Al igual que el color, la presenta valores de remociones negativas y en la
mayoría de los casos la turbiedad es más alta a la salida que a la entrada;
como era de esperarse, debido a biomasa suspendida que se encuentra
en esté.
En general, para los resultados de color y turbiedad, se puede concluir que
para los resultados donde se presentaron remociones positivas, éstas fueron
debido a fallas, como la no agitación de la muestra al momento de hacer
las respectivas diluciones. Como también se puede observar, para los
casos en los cuales la turbiedad y el color tienen valores bajos es debido a
las bajas cargas ocasionadas por tiempo lluvioso.
46
Tabla 11. Variación de turbiedad en el reactor de biodiscos
Carga Orgánica de Entrada
Turbiedad entrada
Turbiedad salida % Remoción
g DBO5/m2*día UNT UNT 15,71 780 730 6,4 17,50 790 890 -12,7 25,25 420 560 -33,3 25,58 840 840 0,0 26,65 290 360 -24,1 30,24 230 220 4,3 33,66 460 590 -28,3 34,36 270 250 7,4 38,60 520 510 1,9 45,16 340 380 -11,8 47,12 260 250 3,8 48,25 390 450 -15,4 53,02 320 360 -12,5 53,86 260 330 -26,9 61,26 860 980 -14,0 63,23 380 450 -18,4 63,50 250 250 0,0 63,50 620 630 -1,6 64,46 350 410 -17,1 67,35 240 250 -4,2 82,47 640 700 -9,4
Gráfica 3. Variación de la turbiedad en el reactor de biodiscos
Comportamiento Turbiedad Entrada - Salida
0
200
400
600
800
1000
1200
15,7 25,6 33,7 45,2 53,0 63,2 64,5
Carga Orgánica (g DBO/m^*día)
Turb
ieda
d (U
NT)
Turbiedad Entrada
Turbiedad Salida
47
4.4.4. COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS TOTALES
Se analizó el comportamiento de los Sólidos Totales (STT, STV y STF) a la
entrada (sedimentada) y salida (sedimentada) del RBCs. La tablas 12, 13 y
14, y las gráficas 4, 6 y 8 presentan los resultados obtenidos para estos 3
parámetros; las gráficas 5, 7 y 9 corresponden a los porcentajes de
remoción vs la carga alimentada en grDBO5/m2*día.
La determinación de los sólidos totales se realizó de la siguiente manera;
Considerando los datos obtenidos en la caracterización, para la corrida
N.3. (Tabla 3 de los Anexos) se tiene;
W1 = 56.1379 g
W2 = 56.4002
W3 = 56.2485
Volumen de muestra = 25 ml
Sólidos Totales Totales = (w2 – w1)*1000/vol muestra
Sólidos Totales Volátiles = (w2-w3)*1000/Vol muestra
Sólidos Totales Fijos = (w3-w1)*1000/Vol muestra
Reemplazando se tiene:
)/(492.10)/(1000*25
)1379,564002,56(LgLml
mlg
STT =−
=
)/(068.61
1000*25
)2485.564002.56( LgLml
mlgSTV =
−=
)/(424.41
1000*25
)1379.562485.56( LgLml
mlgSTF =
−=
48
Y el porcentaje de remoción se calcula así:
100*Re%STentrada
STsalidaSTentradamoción −=
Tabla 12. Variación de sólidos Totales Tolales en el reactor
Carga DBO 5 entrada STT Entrada STT Salida % Remoción
gDBO5/m2*día g/L g/L 15,71 11,144 7,960 28,6 18,51 10,456 9,148 12,5 30,24 6,047 5,800 4,1 34,36 6,320 5,760 8,9 34,56 11,960 9,304 22,2 38,60 10,859 10,396 4,3 48,25 4,460 4,396 1,4 52,23 5,247 4,347 17,2 53,86 11,680 10,100 13,5 61,26 10,948 10,712 2,2 63,50 6,265 5,105 18,5 67,35 6,350 5,570 12,3 82,47 9,107 8,260 9,3
Gráfica 4. Variación de Sólidos Totales Totales en el reactor
Comportamiento STT Entrada - Salida
0
2
4
6
8
10
12
14
15,71 34,36 48,25 61,26 82,47
Carga Orgánica (g DBO/m^*día)
STT
(g/L
)
STT EntradaSTT Salida
49
Gráfica 5. % Remoción de Sólidos Totales Totales en el reactor
%Remoción STT
0
5
10
15
20
25
30
15,71 30,24 34,56 48,25 53,86 63,50
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
% R
emoc
ión
Tabla 13. Variación de Sólidos Totales Volátiles en el reactor
Carga DBO 5 entrada STV Entrada STV Salida % Remoción
gDBO5/m2*día g/L g/L 15,71 5,468 2,196 59,8 16,16 1,664 1,528 8,2 18,51 5,124 4,268 16,7 25,58 6,068 3,992 34,2 30,24 2,373 1,920 19,1 34,36 2,720 2,400 11,8 34,56 5,476 3,232 41,0 52,23 1,747 1,273 27,1 53,86 7,180 5,664 21,1 61,26 4,848 4,708 2,9 63,50 2,595 1,790 31,0 67,35 2,845 2,490 12,5 82,47 4,360 3,767 13,6
50
Gráfica .6. Variación de Sólidos Totales Volátiles en el reactor
Comportamiento STV Entrada - Salida
0
1
2
3
4
5
6
7
8
15,71 25,58 34,56 61,26 82,47
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
STV
(g/L
)
STV EntradaSTV Salida
Gráfica 7. % Remoción de Sólidos Totales Volátiles en el reactor
% Remoción STV
010203040506070
15,71 25,58 34,56 61,26
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
% R
emoc
ión
STV
Tabla 14. Variación de Sólidos Totales Fijos en el reactor
Carga DBO 5 entrada STT Entrada STT Salida
% Remoción
gDBO5/m2*día g/L g/L
18,51 5,332 4,880 8,48
34,36 3,600 3,360 6,67
34,56 6,484 6,072 6,35
38,60 5,571 4,944 11,25
48,25 2,348 2,208 5,96
52,23 3,500 3,073 12,19
53,86 4,500 4,436 1,42
61,26 6,100 6,004 1,57
63,50 3,670 3,315 9,67
67,35 3,505 3,080 12,13
82,47 4,747 4,493 5,34
51
Como se aprecia en las gráficas 4, 6 y 8, los sólidos totales (STT, STF, STV), se
comportan muy variable durante todo el proceso; los altibajos que se
puede observar, pueden ser debido a cambios de la alimentación, ya que
la concentración de los lixiviados es muy inestable. Las gráficas 5, 7 y 9
presentan la variación del porcentaje de remoción Vs la carga alimentada
al reactor, se puede observar que el porcentaje de remoción más alto
para cargas bajas, mientras que para carga altas el porcentaje disminuye.
Gráfica 8. Variación de Sólidos Totales Fijos en el reactor
comportamiento STF Entrada - Salida
01234567
18,51 38,60 53,86 67,35
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
STF
(g/L
)
STF Entrada
STF Salida
Gráfica 9. % Remoción de Sólidos Totales Fijos en el reactor
% Remoción STF
0
5
10
15
18,5 38,6 53,9 67,3
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
% R
emoc
ión
52
Sin embargo si se analizan todos los datos y se teniendo en cuenta los
tiempos de residencia altos ( 36 y 29 horas) que corresponde para los
porcentajes mas altos; lo cual demuestra que debido a estos, muy
posiblemente en el reactor se estuvo presentando una sedimentación, que
en su respetivo análisis se representaría como remoción. Si se observan los
demás datos por separado, se puede observar, que para tiempos de
residencia moderados (7 y 14 horas), la remoción tiende a permanecer
constante; con un cercano a 14%.
4.4.5. COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SUSPENDIDOS Al igual que los sólidos totales, se hizo un seguimiento al comportamiento
de los sólidos suspendidos (SST, SSV y SSF) en el RBCs. En las tablas15, 16 Y
17, se resumen los resultados obtenidos para estos 3 parámetros se los
sólidos suspendidos a la entrada (sedimentada) y salida (sedimentada). El
comportamiento de los sólidos suspendidos se pueden apreciar el las
gráficas 8, 10 y 12, pudiéndose observar que el comportamiento es similar
a los sólidos Totales en cuanto a su variabilidad.
Tabla 15. Variación de los Sólidos Suspendidos Totales en el reactor
SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES
Carga DBO5 entrada SST entrada SST salida % Remoción
g DBO5/m2*día g/L g/L
15,71 1,320 0,940 28,79
16,16 0,390 0,300 23,08
18,51 1,670 1,030 38,32
25,58 0,820 0,640 21,95
30,24 0,470 0,240 48,94
34,36 0,820 0,560 31,71
34,56 1,600 1,120 30,00
38,6 0,8818 0,560 36,46
53
48,25 1,190 0,840 29,41
52,23 1,270 0,840 33,86
53,86 0,299 0,243 18,76
61,26 1,850 1,050 43,24
63,5 0,730 0,540 26,03
67,35 0,610 0,470 22,95
82,47 0,730 0,160 78,08
Gráfica 10. Variación de Sólidos Suspendidos Totales en el reactor
Comparación SST Entrada - Salida
00,20,40,60,8
11,21,41,61,8
2
14,55 17,14 28,00 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36
Carga Orgánica (g DB O/m̂ 2*día)
SS
T (
g/L)
S S T E ntrada
S S T S alida
Gráfica 11. % Remoción de Sólidos Suspendidos Totales en el reactor
% R emoción S S T
0
20
40
60
80
100
14,55 17,14 28,00 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36Carga orgánica (g DBO/m^2*día)
% R
emoc
ión
54
Como se puede observar el la gráfica 11, el porcentaje de remoción
tiende a permanecer constante con un valor cercano a 30 %.
Tabla 16. Variación de Sólidos Suspendidos Volátiles en el reactor
SÓLIDOS SUSPENDIDOS VOLÁTILES
Carga DBO 5 entrada SSV entrada SSV salida % Remoción
g DBO5/m2*día g/L g/L
15,71 0,860 0,680 20,93
16,16 0,280 0,250 10,71
18,51 0,930 0,800 13,98
25,58 0,690 0,350 49,28
30,24 0,150 0,110 26,67
34,36 0,530 0,260 50,94
34,56 0,660 0,600 9,09
38,6 0,610 0,559 8,44
48,25 0,840 0,820 2,38
52,23 1,090 0,800 26,61
53,86 0,272 0,239 12,08
61,26 0,920 0,830 9,78
63,5 0,520 0,490 5,77
67,35 0,510 0,430 15,69
82,47 0,650 0,110 83,08
Gráfica 12. Variación de Sólidos Suspendidos Volátiles en el reactor
Comparación S S V Entrada - S al ida
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
14,55 17,14 28,00 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36
Carga Orgánica (g DBO/m̂ 2*día)
SS
V (
g/L)
S S V Entrada
S S V S alida
55
Gráfica 13. % Remoción de Sólidos Suspendidos Volátiles en el reactor
% Remoción SSV
0
20
40
60
80
100
14,55 17,14 28,00 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36
Carga Orgánica (g DBO/m^2*día)
% R
em
oc
ión
Como se puede observar el la gráfica 13, el porcentaje de remoción es
muy variado mostrándose una tendencia a disminuir a medida que
aumenta la carga; el valor promedio de 15%.
Tabla 17. Variación de Sólidos Suspendidos Fijos en el reactor
SÓLIDOS SUSPENDIDOS FIJOS
Carga DBO 5 entrada SSF entrada SSF salida % Remoción
gDBO5/m2*día g/L g/L
15,71 0,460 0,260 43,48
16,16 0,110 0,050 54,55
18,51 0,740 0,230 68,92
25,58 0,320 0,130 59,38
30,24 0,940 0,520 44,68
34,36 0,272 0,002 99,34
34,56 0,350 0,020 94,29
38,6 0,180 0,040 77,78
48,25 0,028 0,004 84,42
52,23 0,930 0,220 76,34
53,86 0,210 0,050 76,19
61,26 0,100 0,040 60,00
63,5 0,080 0,050 37,50
56
Gráfica 14. Variación de Sólidos Suspendidos Fijos en el reactor.
Compar ación S S F E ntr ada - S al ida
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
14,55 17,14 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36
Carga Orgánica (gDB O/m 2̂*día)
SS
F (g
/L)
S S F E ntrada
S S F S alida
Gráfica 15. % Remoción de Sólidos Suspendido Fijos
% R emoción S S F
0102030405060708090
100
14,55 17,14 32,00 44,68 49,87 58,80 76,36Carga (gDB O/m2*̂ día)
% R
emoc
ión
Como se puede observar el la gráfica 15, el porcentaje de remoción es
muy variado para las diferentes cargas, el valor promedio es de 70 %.
4.4.6. COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO
La disminución de la demanda química de oxígeno (DQO) a la entrada
(sedimentada) y salida del RBCs, es considerada como el principal
parámetro en la determinación de la viabilidad del presente proyecto junto
con la demanda biológica de oxígeno (DBO5). Además de estos puntos
57
del RBCs muestreados; también se analizá la salida filtrada, salida
sedimentada, utilizándose un sedimentador de 4,5 litros en volumen de
agua. Además de un muestreos por compartimentos. La tabla 18 resume
los resultados obtenidos de DQO a la entrada (sedimentada) y salida del
RBCs.
Tabla 18. Concentración DQO en el reactor de biodiscos
Caudal DQO entrada DQO salida % remoción L/día mg/L mg/L DQO 24 7400 3800 48,65 24 9062,5 4750 47,59 24 10750 6375 40,70 24 13111,2 9469,2 27,78 20 4356 2541 41,67 24 5520 3840 30,43 30 7920 5520 30,30 30 7680 5280 31,25 56 10584 4704 55,56 56 9072 5400 40,48 64 11312 9090 19,64 96 7632 3975 47,92 80 2886 1154,4 60,00 98 4400 2800 36,36 98 4000 2000 50,00 98 4704 2744 41,67 98 5040 1620 67,86 98 5220 2520 51,72 98 10124,4 7363,2 27,27 98 8590,4 7056,4 17,86 98 9370,96 5485,44 41,46 98 4324,64 3656,96 15,44 50 9710,4 7425,6 23,53 50 9139,2 7996,8 12,50 50 10281,6 7425,6 27,78 50 9710,4 7425,6 23,53 70 11500 7000 39,13 70 9500 7500 21,05
*. Los valores correspondientes a las caracterizaciones 7 y 8 corresponden a la misma
muestra, la primera realizada por el método de reflujo abierto y la segunda por el método
de reflujo cerrado (micro)
58
Debido a que los valores obtenidos de DQO realizados por los dos métodos
fueron iguales para las 3 muestras de entrada, salida y blanco, se optó por
seguir realizando las caracterizaciones con DQO micro con el fin de
racionar un poco los reactivas. En la Tabla 18 se ha presentado el resumen
generalizado del comportamiento de la DQO entre los puntos de muestreo
de entrada (sedimentada) y salida del RBCs. En la tabla 19 se resume la
información obtenida y la comparación de la salida y salida filtrada.
Tabla 19. Comparación entre DQO salida filtrada y sin filtrar
Caudal DQO entrada DQO salida DQO sal. filtrada % remoción L/día mg/L mg/L mg/L DQO
56 10584 4704 4704 55,56 56 9072 5400 5400 40,48
Como se puede observar en la tabla 19, la muestra filtrada y sin filtrar,
dieron idénticos resultados, lo cual indica que la DQO es netamente
soluble.
También se realizaron varios ensayos para determinar el comportamiento
de la DQO a la salida del reactor antes del sedimentador y después de
éste, los resultados se presentan en la tabla 20. En estos resultados se
puede ver claramente que sí existe gran diferencia entre los valores de la
DQO de salida antes del sedimentador y después de éste.
Otro análisis adicional realizado fue el de observar el comportamiento de la
DQO por compartimientos separados del reactor, en la Tabla 21 se
resumen los resultados luego de estos ensayos. De la tabla se pueden
apreciar el comportamiento de la DQO en los diferentes compartimentos
del reactor, como se puede observar los porcentajes del primer
compartimiento es alto teniendo en cuenta la remoción total; lo cual indica
que los RBCs, en la primera etapa se puede diseñar para cargas altas.
59
Otra observación es que los RBCs funcionan como reactores de mezcla
completa. Para esta fase de trabajo, hemos tenido tres reactores en serie
de mezcla completa, comprobando lo que se encontró en la literatura.
Tabla 20. Comportamiento DQO salida del reactor y sedimentador
Caudal DQO entra. DQO sal. Biodis, DQO sal. Sedim. % remoción DQO L/día mg/L mg/L mg/L reactor sediment. Global
64 11312 9090 5454 19,64 40,00 51,78
96 7632 3975 1696 47,92 57,33 77,78
80 2886 1154,4 577,2 60,00 50,00 80,00
98 4400 2800 2800 36,36 0,00 36,36
98 4000 2000 2000 50,00 0,00 50,00
98 4704 2744 2352 41,67 14,29 50,00
98 oct-13 1800 1620 64,29 10,00 67,85
98 5220 2520 2520 51,72 0,00 51,72
98 10124,4 7363,2 5829,2 27,27 20,83 42,42
98 8590,4 7056,4 5829,2 17,86 17,39 32,14
98 9370,96 5485,44 4799,76 41,46 12,50 48,78
98 4324,64 3656,96 3656,96 15,44 0,00 15,44
Tabla 21. Análisis de DQO en cada compartimiento del reactor
muestra DQO % remoción muestra DQO % remoción
mg/L mg/L
Entrada 5040 Entrada 5220
Compart. 1 3780 25 Compart. 1 3960 24,3
Compart. 2 3420 32 Compart. 2 3780 27,5
Compart. 3 1980 60,7 Compart. 3 2880 44,8
Salida Biod. 1800 64,3 Salida Biod. 2520 51,17 Salida sedim. 1620 67,9 Salida
sedim. 2520 51,17
Para poder ilustrar mejor el comportamiento que se obtuvo de la DQO a lo
largo de la realización del proyecto, se presentan en la Tabla 22, los
60
resultados de la carga en g DQO/m2*día de alimentación al reactor y de
salida del reactor y sus respectivos porcentajes de remoción. Las gráficas
16, 17 y 18 presentan el comportamiento de la DQO entre los dos puntos
de muestreo, el comportamiento de la carga removida de DQO por carga
de alimentación y los porcentajes de remoción de acuerdo a la carga
orgánica en grDBO/m2/día alimentada al reactor en los casos en que se
tienen estos datos para comparar, respectivamente.
La gráfica 16 muestra como todos los valores de entrada son menores que
los de la salida y además se encuentran relativamente alejadas estas dos
líneas, lo cual nos indica que siempre existió remoción de DQO en el
reactor.
El valor de carga de DQO más alto es de 139, 16 g DQO/m2*día y el más
bajo es de 12,22 g DQO/m2*día.
Tabla 22. Resultados DQO en términos de carga de DQO
Tiempo de retención
Carga DBO 5 entrada
Carga DQO entrada
Carga DQO salida
Carga DQO removida % remoción
horas grDBO5/m2*día grDQO/m2*día grDQO/m2*día grDQO/m2*día DQO
29,70 *** 24,91 12,79 12,12 48,65
29,70 17,5035 30,50 15,99 14,52 47,59
29,70 25,5820 36,19 21,46 14,73 40,70
29,70 *** 44,13 31,87 12,26 27,78
35,64 15,7083 12,22 7,13 5,09 41,67
29,70 16,1571 18,58 12,93 5,65 30,43
23,76 18,5133 32,31 22,22 10,10 31,25
12,73 34,5582 83,13 36,95 46,18 55,56
12,73 61,2623 71,25 42,41 28,84 40,48
11,14 38,5975 101,54 81,59 19,95 19,64
7,43 53,8569 102,76 53,52 49,24 47,92
8,91 48,2468 32,38 12,95 19,43 60,00
7,27 30,2384 60,48 38,49 21,99 36,36
61
7,27 34,3619 54,98 27,49 27,49 50,00
7,27 52,2300 64,66 37,72 26,94 41,67
7,27 63,5007 69,27 22,27 47,01 67,86
7,27 67,3492 71,75 34,64 37,11 51,72
7,27 63,5007 139,16 101,21 37,95 27,27
7,27 64,4628 118,07 96,99 21,08 17,86
7,27 82,4684 128,80 75,40 53,41 41,46
7,27 63,2258 59,44 50,26 9,18 15,44
14,26 33,6606 68,10 52,07 16,02 23,53
14,26 25,2454 64,09 56,08 8,01 12,50
14,26 26,6480 72,10 52,07 20,03 27,78
10,18 47,1248 68,10 52,07 16,02 23,53
10,18 53,0154 112,90 68,72 44,18 39,13
10,18 45,1613 93,27 73,63 19,64 21,05
De acuerdo a la gráfica 17, se presentan una promedio o tendencia
importantes remociones en carga de DQO, correspondiente a
Gráfica 16. Comportamiento DQO entrada y salida del reactor
Comportamiento DQO Entrada - Salida
0
20
40
60
80
100
120
140
160
14,6 23,4 31,2 41,8 49,1 58,8 76,4Carga orgánica Entrada (g DBO/m¨2*día)
Car
ga D
QO
(g D
QO
/m¨2
*día
) Carga DQOEntradaCarga DQO Salida
62
Gráfica 17. Carga DQO removida por Carga DQO alimentada
Car ga r emov ida g D Q O /m 2̂*día
0
10
20
30
40
50
60
12,2 32,4 60,5 69,3 93,3 128,8
Carga DQO rem ovida (g DQO/m ^2*día)
Car
ga
entr
ada
(g D
QO
/m2̂*
día
)
Gráfica 18. % Remoción de DQO según Carga de DBO5 alimentada
% R emoción DQO
0
20
40
60
80
100
12,2 30,5 36,2 59,4 64,7 69,3 72,1 101,5 118,1
Carga DQO E ntrada (g DQO/m 2̂*día)
% R
emoc
ión
DQ
O
De la gráfica 18 se puede observar que porcentaje de remoción tiende a
mantenerse constante; lo cual nos indica que RBCs tiende a remover una
determinada cantidad de carga en gr DQO/ m2*día.
4.4.7. COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO(DBO5 ) La variación de la demanda bioquímica de oxígeno entre la entrada y
salida del reactor de biodiscos durante el proceso, se resume en la Tabla
23. Las gráficas representativas de la tabla 23, relacionando primero en la
gráfica 19 los valores de DBO5 tanto de la entrada como de la salida del
reactor, en la gráfica N. 20 se presenta la carga de DBO removida según la
carga de DBO alimentada en g DBO/m2*día, finalmente en la gráfica N. 21,
63
se presenta el porcentaje de remoción de DBO obtenido para cada
caracterización, según la carga de DBO que entra al reactor.
La gráfica 24, presenta el comportamiento de la demanda bioquímica de
oxígeno a la entrada y salida del biodiscos, como se puede observar en
los resultados de entrada están siempre por encima de los puntos de
salida, obteniéndose remoción de DBO en el reactor, en todas las
caracterizaciones.
Tabla 23. Comportamiento de la DBO entrada y salida del reactor
Corrida Caudal DBO5 entrada DBO5 salida % remoción
N. L/día mg/L mg/L DBO
2 24 5200 3800 26,92 3 24 7600 5400 28,95 5 20 5600 2200 60,71 6 24 4800 3600 25,00 7 30 4400 3200 27,27 9 56 4400 3400 22,73
10 56 7800 6600 15,38 11 64 4300 3100 27,91 12 96 4000 3000 25,00 13 80 4300 2600 39,53 14 98 2200 800 63,64 15 98 2500 1600 36,00 16 98 3800 2800 26,32 17 98 4620 1680 63,64 18 98 4900 2380 51,43 19 98 4620 1540 66,67 20 98 4690 1820 61,19 21 98 6000 3800 36,67 22 98 4600 2400 47,83 23 50 4800 1200 75,00 24 50 3600 2000 44,44 25 50 3800 1400 63,16 26 70 4800 1800 62,50 27 70 5400 1600 70,37 28 70 4600 2800 39,13
64
En la gráfica 19, se puede apreciar, que para la mayoría de carga en
(grDBO5/m2dia) en la entrada, los altibajos es debido a los propiedades de
la alimentación, ya que las concentraciones de los lixiviados es muy
variable, debido a esto, se puede observar una tendencia constante para
cualquier carga suministrada al reactor; como se puede observar en las
gráficas 19 y 20.
Gráfica 19. Comportamiento DBO5 Entrada y salida del reactor
Variación DB O Entrada - Salida
0
2000
4000
6000
8000
10000
2 6 9 12 15 18 21 24 27
N. Corrida
DB
O (m
g/L)
DBO E ntrada
DBO S alida
Gráfica 20. Carga orgánica removida.
Carga de DB O removida
05
1015202530354045
14,5 17,1 24,7 31,8 41,8 48,4 56,7 58,8 76,4
Carga Orgánica Entrada (gDBO/m^2*día)
Car
ga re
mov
ida
(gD
BO
/m2̂*
día)
La gráfica 21, en donde se presenta el porcentaje de remoción según la
carga de entrada al reactor en gr DBO5/m2dia, muestra una tendencia a
mantenerse constante de 40%, como se puede observar en la figura
24con un nivel de confianza del 95%.
65
Gráfica. 21. % Remoción DBO5 según carga de DBO5 alimentada
% R e m o c i ó n d e D B O
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 6 ,2 1 5 ,0 5 6 ,7 4 4 ,7 4 8 ,4 5 8 ,8 5 8 ,5 2 4 ,7 4 1 ,8
C a r g a e n t r a d a d e D B O (g D B O /m ^ 2 * d ía )
% R
em
oc
ión
Gráfica 22, promedio g DBO5 /m2dia a la entrada del reactor
Box-and-Whisker Plot
2200 3200 4200 5200 6200 7200 8200
DBO5 entrada
Gráfica 23, Promedio g DBO5 /m2dia a la salida del reactor
Box-and-Whisker Plot
0 2 4 6 8(X 1000)DBO5 salida
66
Gráfica 24, Promedio porcentaje de remoción de DBO5 en el reactor
Box-and-Whisker Plot
0 20 40 60 80
Por remocion
Gráfica 25. promedio de carga removida g DBO5 /m2día
Box-and-Whisker Plot
0 10 20 30 40
Carga DBO5 removida
4.4.8. COMPORTAMIENTO DEL NITRÓGENO
La Tabla 24, resume los resultados obtenidos para el Nitrógeno, se tomaron
2 datos para dos caudales diferentes de 50 L/día y 70 L/día.
Tabla 24. Comportamiento Nitrógeno Total, entrada y salida
Caudal N total Entrada N Total salida % Remoción L/día mg/L mg/L
50 1280,3 1070,4 16,39 50 1212.,2 1025 15,423 50 1243,3 1056,72 15 70 1240,5 1080,2 12,92 70 1235,3 1078,2 12,7
67
5. DISEÑO PRELIMINAR DEL REACTOR DE BIODISCOS
Como ya se mencionó, los RBCs se pueden utilizar para la remoción de la
DBO5, nitrógeno total, sólidos totales de los lixiviados provenientes del relleno
sanitario La Esmeralda. Haciendo uso de la ecuación que modela el
proceso biológico encontrada en MORRS & LEVIN, teniendo en cuenta las
variables de entrada como: gr DBO5, caudal y temperatura, se tiene:
= 284,0684,0*32,0
558,0
2,14TCaEXP
AQ
CaCe
N (1)
Donde:
Ce : concentración en el efluente 35 /mgrDBO
Ca : concentración de el afluente 35 /mgrDBO
Q : caudal diagal /
A : área activa total 2pies
T : temperatura C0
N : numero de etapas
Para el diseño preliminar del reactor de biodiscos, se propondrán tres
reactores en serie, pero su análisis se hará por separado para obtener tres
área y sus respectivas relaciones. Como se puede observar en la tabla 22,
cada compartimiento tiene aproximadamente la misma área activa, sin
68
embargo la remoción de la DQO fue diferente para cada compartimiento,
siendo mayor para el primer compartimiento y menor para el tercero;
donde se puede considera que el área del compartimiento uno debe de
ser menor que el área dos, y el área dos menor que la tres. El valor de n
para cada etapa del reactor, es de uno (n = 1).
Partiendo de la ecuación (1) y ordenando, se obtiene:.
558,0
316,0
284,032,0
558,0
exp2,14
ACa
TQCe
= (2)
Para efectos de la modelación matemática, se tomara como constante Q
y T, obteniéndose una nueva variable k:
= 284,032,0
558,0
exp2,14
TQk (3)
La ecuación (2) queda:
558,0
316,0
ACakCe = (4)
Figura 9. Esquema del diseño preliminar del reactor de biodiscos
Haciendo un balance de materia para el primer reactor, de la fígura , se
obtiene:
558,01
316,0
1 ACakC = (5)
69
c1=f (A1)
Haciendo un balance de material en el segundo reactor, se obtiene:
558,02
316,01
2 ACkC = (6)
Reemplazando la ecuación (5) en la (6) y ordenando, se obtiene:
558,02
316,0*558,01
316,0316,1
2 *
2
AACaKC = (7)
C2=f (A1, A2)
Haciendo un balance de material en el tercer reactor, se obtiene:
558,03
316,02
ACkCe = (8)
Reemplazando la ecuación (7) en la (8) y ordenando, se obtiene:
558,03
316,0*558,02
2316,0*558,01
316,0632,1
*
3
AAA
CakCe = (8)
Ce = f (A1, A2, A3).
Haciendo un nuevo cambio de variables, se obtiene:
3316,0632,1 CakK = (9)
Reemplazando la ecuación (9) en la (8) y reorganizando, se obtiene:
558,0
3316,0*558,0
2316,0*316,0*558,0
1 *** −−−= AAAKCe (10)
Para optimizar el área se deriva y se iguala a cero.
0=IA
dCe (11)
0***316,0*316,0*558,0 558,03
316,0*558,02
316,0*316,0*558,011
1
=−= −−−− AAAAdCe
(12)
70
0****316,0*558,0 558,03
316,0*558,012
316,0*316,0*558,01
2
=−= −−−− AAAKAdCe
(13)
0****558,0 558,13
316,0*558,02
316,0*316,0*558,01
3
=−= −−− AAAKAdCe
(14)
Igualando y organizando las ecuaciones (12) y (13) y las (12) y (14), se
obtiene:
12 *165,3 AA = (15)
13 *01,10 AA = (16)
Las ecuaciones (15) y (16) son las relaciones del área optima para el diseño
del reactor de biodiscos.
Para hallar el porcentaje de cada el área, se halla la sumatoria de las áreas.
AT = A1 + A2 + A3
AT = A1 + 3,165*A1 +10,01*A1
AT = 14,179*A1
El porcentaje de cada área, esta dado por la relación de cada área y el
área total multiplicado por cien.
%05,7100*179,14
%1
11 ==
AA
A
%32,22100*179,14*165,3
%1
12 ==
AA
A
%63,70*179,14*01,10
%1
13 ==
AA
A
Estos porcentajes también corresponden al número total de discos
necesarios para el diseño del reactor.
71
Para el calculo del área total, hay que tener en cuenta el caudal promedio
de lixiviado por día, así como su concentración en el afluente medida
como gr DBO5.
Para hacer una aproximación real del reactor que se necesita en el relleno
sanitario “La Esmeralda”, se van a tener en cuenta el caudal diario (m3 ),
una concentración en grDBO5/m3 y un porcentaje de remoción entre el
23% y 62% tomándose como valor medio 40% (grafica 24) y una carga
removida entre los 8 y 28 gr DBO5 /m 2 día, tomándose como valor medio
14 gr DBO5 /m 2 día (gráfica 24 y 25).
Para las propiedades de un lixiviado teniendo en cuenta los caudales de
tiempo de lluvia y verano. Se van ha hacer dos aproximaciones del área
total necesaria.
La carga orgánica del lixiviado a remover seria el producto del caudal por
la concentración por el porcentaje de remoción.
Carga orgánica = Q * C * % Remoción
Carga orgánica = 216 m3 / día* 3000 gr / m3 *40%
Carga orgánica = 151 200 gr DBO5 / día a remover.
Para calcular el área total, se divide la carga orgánica a remover por los
grDBO5/m2 que se encontró durante la fase experimenta.
22
5
5
//
mmgrDBOdíagrDBO
AT ==
72
Para hallar el numero de discos necesarios, se divide el AT por el área de
cada disco, que según la literatura los mas grandes que se pueden utilizar
para tal fin son de 3.6 m de diámetro, proporcionando un área activa de
20.2 m2 por disco aproximadamente.
cos/57,13
cos 2
2
disdiscom
mAA
NdisDISCOS
T ===
El máximo caudal es de aproximadamente 2,5 l/s , con una concentración
de 3 gr DBO5/l que corresponde a época lluviosa (invierno).
Donde el caudal diario será:
33
2161000
*84600*5,2 ml
mdía
sslQ ==
La concentración en gr DBO5/m3 esta dada por:
35
35 30001000*3
mgrDBO
ml
lgrDBO
C ==
La carga orgánica en gr DBO5/día a tratar es:
díagrDBO
díam
mgrDBO
CQdíaDBO
gr 53
355 648000216*3000* ===
Con la ayuda de la gráfica 24 de porcentaje de remoción vs gr
DBO5/m2día, se puede observar que la máxima remoción que se pudo
obtener fue del 40%. Y de la gráfica 25 grDBO5/m2dia vs gr QDO /m2día, se
puede observar la carga media a remover es de 14 grDBO5/m2día, de
donde se puede inferir el área total:
73
AT =18514 m 2
Numero de discos = 18514.3 m2 /20.3 m2 /disco = 912 discos.
Análogamente para el caudal de 1,7 l/s y con una concentración de 8
grDBO5/l que corresponde a época de verano, el caudal diario y la
concentración dada es:
Q =143,82m3/día
C = 8000 grDBO5 / m3
díagrDBO
díam
mgrDBO
díagrDBO 5
3
355 115056082,143*8000 ==
22
5
52
5
5 32873/14
%40*/1150560/%*/
mdíamgrDBOdíagrDBO
díamgrDBOremocióndíagrDBO
AT ===
Numero de discos = 32873 m2 /20.3 m2 /disco = 1619 discos.
Para el presente diseño se tomara el área mayor (32873m2), que
corresponden a tres reactores de 8 m de longitud cada uno con discos de
3,6 m de diámetro.
Cada reactor tendrá un área activa de 10958 m2 (540 discos) con 3
compartimientos. El primer compartimiento tendrá 39 discos, el segundo
compartimiento 121 discos y el tercer compartimiento tendrá 280 discos.
3.18514*/14
%40*648000*/
%*A 2
25
52
5
5T m
diamgrDBOgrDBO
diamgrBDOremocióngrBDO
===
74
CONCLUSIONES
El RBC fue usado como en tratamiento secundario para los lixiviados
producidos en el relleno sanitario La Esmeralda de la ciudad de
Manizales, el cual contiene unas concentraciones de DBO5 muy
variables, los altos contenidos de Nitrógeno total, así como la
presencia de materiales tóxicos y peligrosos. Las conclusiones
obtenidas durante el presente trabajo son:
El RBCs utilizado dio unos resultados muy satisfactorios y tolerantes en
cuanto a la remoción de BDO5, como se puede observar en el
gráfico de gr DQO removidos vs g DBO5 removidos, obteniéndose su
respectiva correlación.
De acuerdo con los resultados de remoción de DBO5 obtenidos en el
RBCs piloto trabajo dentro de un rango 50% para concentraciones
altas y 80% para concentraciones bajas, se puede diseñar el RBCs a
escala real utilizándose el porcentaje de remoción mas alto y
teniendo en cuenta los gramos de DBO5 removidos por metro
cuadrado día.
Con la ecuación encontrada en el libro de Morris A. Lewin, se diseño
y optimizo el RBCs a escala real, ya que funcionan como mezcla
completa, según lo reportado en la literatura.
El pH se mantuvo constante a la salida del RBCs, el OD en la pocas
veces que se midió fue de 1 mg /l al cual no se le hizo seguimiento
75
permanente ya que lo reportado en la literatura en los RBCs
solamente hay saturación de oxigeno en la biopelícula.
La velocidad de rotación de los discos se mantuvo entra 3 y 4 rpm,
no encontrándose una apreciable diferencia entre estas, una
velocidad mas alta puede ocasionar que la fuerza boyante de los
discos sobre los lixiviados, el 40% del área activa no este en
contacto con los lixiviados, debiéndose en parte a la viscosidad que
estos presentan; lo anterior se pudo observar en algunas
interrupciones del fluido eléctrico, cuando se pudo observa que el
nivel del líquido estuvo por debajo del estipulado.
De acuerdo con la gráfica de sólidos suspendidos vs caudal se
puede observar que la población de biomasa se mantuvo estable y
considerando que el OD en el seno de RBCs fue casi nulo (alrededor
de 1 mg /L), las reacciones de esta fueron anóxicas, pudiéndose dar
a la ves nitrificación y desnitrificación.
Los resultados de color y turbiedad a la salida del RBCs se
incrementaron debido a la biomasa suspendida, la cual puede ser
fácilmente removida por un proceso físico-químico, que es lo usual
en el tratamiento de aguas blancas.
76
RECOMENDACIONES
Para el presente trabajo se planteo el estudio a nivel de planta piloto, para
obtener información sobre la factibilidad para la remoción de materia
orgánica de los lixiviados generados en el relleno sanitario “La Esmeralda”
de la empresa metropolitana de aseo EMAS E.S.P. de la ciudad de
Manizales; utilizándose un reactor de biodiscos (RBCs). Dado que los
resultados fueron satisfactorios, se plantean algunas recomendaciones a
nivel de planta real para el diseño propuesto, como son:
1. Considerar la recirculación del efluente del reactor, con el fin de
inocular con bacterias y enzimas el afluente, para así poder
obtener una mayor DBO5.
2. La salida de cada compartimiento no sea por decantación (ósea
por rebose), sino por la parte inferior del sistema, para así evitar
zonas o espacios muertos dentro del reactor garantizándose así
mezcla completa sin modificar el tiempo de retención hidráulico.
3. Ubicar sedimentadotes entre los compartimientos, ya que debido
a la alta carga orgánica se genera gran cantidad de lodos.
4. Dotar los RBCs de varios sistemas energéticos diferentes para
evitar su interrupción por posible falla de uno de ellos ( cortes
eléctricos)
77
5. Acoplar un filtro percolador al efluente del RBCs con el fin de
obtener una mejor remoción del Nitrógeno ( nitritos y nitratos) por
medio de la reaccione Anoxicas.
78
BIBLIOGRAFÍA
BRUCE. E, Ritmann, PERRY L. MC Carty. Biotecnología del medio ambiente, principios y aplicaciones. Editorial Mc Graw Hill. Sprint, 2001. DE ROBERTIS, Biológia Celular y Molecular. Editorial El Ateneo,1981.
GACESA P. Tecnología de las Enzimas. Editorial Acribia S. A. 1990.
GIRALDO G. GLORIA I. Manual de aguas. Universidad Nacional de Colombia.1995.
HERRERA SEPÚLVEDA, Bibiana Maria, LADINO CASTAÑO, Lina Emperatriz. Mejoramiento del sistema de tratamiento de los lixiviados generados en el relleno sanitario La Esmeralda. Universidad Nacional de Colombia, Manizales, 2001.
LÓPEZ CANO, Lorenza del pilar. Búsqueda y posible solución al problema de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda. Universidad Nacional de Colombia, Manizales, 1998.
METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento vertido y reutilización. Editorial Mc Graw Hill. México, 1996.
RAMALHO, Rubens S. Tratamiento de aguas residuales. Editorial Reverté S.A. España, 1991
TCHOBANOSGLOUS, George y BURTON, Franklin L. MERCALF & EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales: tratamiento, vertido y reutilización. 3° ed.: Editorial Mc Graw Hill./ interamericana de España, 1995.
MORRIS Levin, MICHAEL a. Gealt. Biotratamiento de residuos tóxicos y peligrosos. Editorial Mc Graw Hill. Mexico.
MARIN A. GORGE E. Diseño y Construcción de un Reactor de biodiscos. Universidad Nacional de Colombia. 1995.
79
ANEXO
Tabla 1. Caracterización corrida N.1.
Datos Marzo 05 de 2003 Q = 24 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,15 13,4 6,05 no dato 54,3005 54,3018 no dato 56,128 56,1306 no dato 760 1760
Salida 8,72 17 6 no dato 47,4385 47,4398 no dato 47,8132 47,815 no dato 850 1840
Blanco *** 20,8 7 no dato *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DQO=5% Vmuestra DQO=20 ml Dilución DBO=5% Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 25 ml
Normalidad del FAS = 0,125N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 2. Caracterización corrida N.2.
Datos Marzo 11 de 2003 Q = 24 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Turbiedad Color
Vfas ODi ODf NTU NUC
ml ml ml
Entrada 7,96 13,65 6,5 3,9 790 1640
Salida 8,43 17,1 6,4 4,5 890 1950
Blanco *** 20,9 6,6 5,8 *** ***
Dilución DBO=5% y DQO=4% Vmuestra DQO= 20ml Normalidad del FAS = 0,125N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 3. Caracterización corrida N.3.
Datos Marzo 13 de 2003 Q = 24 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,06 12,2 6,6 2,8 56,1379 56,4002 56,2485 1,676 1,6802 1,6708 840 1650
Salida 8,64 15,7 6,5 3,8 47,7217 48,019 47,9192 1,6614 1,6698 1,6563 840 1800
Blanco *** 20,8 6,9 5,3 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO=5% y DQO=4% Vmuestra DQO= 20ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,125N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
80
Tabla 4. Caracterización corrida N.4.
Datos Marzo 18 de 2003 Q = 24 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3
ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,14 5 NO NO 47,377 47,7079 47,5558 47,8332 47,8379 47,833
Salida 8,74 6,5 NO NO 56,035 56,3 56,227 54,4127 54,4245 54,4147
Blanco *** 10,4 NO NO *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO=5% y DQO=4% Vmuestra DQO= 10ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,1214N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 5. Caracterización corrida N 5.
Datos Marzo 20 de 2003 Q = 20 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,26 17,2 6,6 3,8 47,4347 47,7133 47,5766 49,0358 49,039 49,0355 780 1230
Salida 9 18,7 6,6 5,5 54,3019 54,5009 54,446 47,8336 47,843 47,8345 730 1770
Blanco *** 20,8 6,9 6,1 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO=5% y DQO=4% Vmuestra DQO= 20ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,121N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 6. Caracterización corrida N 6.
Datos Marzo 26 de 2003 Q = 24 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3
ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,14 8,1 6,7 4,3 52,0995 52,2046 52,163 54,483 54,4869 54,4846
Salida 8,75 8,8 6,5 4,7 47,43 47,5479 47,5097 43,9031 43,9061 43,9036
Blanco *** 10,4 6,9 6,3 *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO=5% y DQO=4% Vmuestra DQO= 10ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,12N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
81
Tabla 7. Caracterización corrida N 7.
Datos Marzo 28 de 2003 Q = 30 L/día
Muestra pH DQO DQOmicro DBO5 (5%) Sólidos totales Sólidos Suspendidos
Vfas Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3
ml ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,98 7,2 1,35 6,4 4,2 52,0942 52,3556 52,2275 47,8973 47,904 47,8979
Salida 8,52 8,2 1,6 6,5 4,9 47,4329 47,6616 47,5549 43,9017 43,912 43,9036
Blanco *** 10,5 2,15 6,5 6,2 *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO=5%, DQO=4% y DQOmicro=5% Vmuestra DQO= 10ml Vmuestra DQOmicro=2ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,12N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 8. Caracterización corrida N 8.
Datos Abril 01 de 2003 Q = 56 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,72 2,2 6,7 4,5 56,0391 56,3381 56,2012 54,4795 54,4955 54,4889
Salida 8,55 3,7 7 5,3 47,4317 47,6643 47,5835 49,106 49,1172 49,106
S.filtrada 8,54 3,7 7 5,3 *** *** *** *** *** ***
Blanco *** 4,9 7,4 6,1 *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,049N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 9. Caracterización corrida N 9.
Datos Abril 04 de 2003 Q = 56 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,85 2,2 6,2 2,3 56,0385 56,3122 56,191 47,893 47,9015 47,8963 860 1380
Salida 8,36 3,05 6,4 3,1 47,3812 47,649 47,5313 47,3064 47,3169 47,3086 980 2810
S.filtrada 8,36 3,05 6,4 3,2 *** *** *** *** *** *** *** ***
Blanco *** 4,3 7 3,4 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,054N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
82
Tabla 10. Caracterización corrida N 10.
Datos Abril 08 de 2003 Q = 64 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 8,05 1,55 6,5 4,35 54,29983 54,5713 54,4391 47,3048 47,7866 47,3056 520 1170
Sal. Biodis. *** 2,1 6,5 4,95 *** *** *** *** *** *** 510 1260
Sal. Sedim. 8,53 3 6,5 5,1 56,0249 56,2848 56,1485 43,9051 44,4654 43,9069 *** ***
Blanco *** 4,35 6,6 6,35 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,0505N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 11. Caracterización corrida N 11.
Datos Abril 09 de 2003 Q = 96 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,9 2,6 6,6 4,6 47,4285 47,7205 47,541 42,4285 42,7276 42,4561 260 1060
Sal. Biodis. 8,2 3,25 6,6 5,1 *** *** *** *** *** *** 330 1150
Sal. Sedim. 8,5 4 6,5 5,5 52,0826 52,3351 52,1935 49,1088 49,3518 49,1131 *** ***
Blanco *** 4,4 6,,8 6,5 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Dilución de Sal Biodiscos = 4% Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,053N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 12. Caracterización corrida N 12.
Datos Abril 11 de 2003 Q = 80 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,87 3,75 6,5 4,35 47,4273 47,5388 47,486 47,894 47,9459 47,8955 390 460
Sal. Biodis. *** 4,2 6,5 4,95 *** *** *** *** *** *** 450 680
Sal. Sedim. 8,26 4,35 6,4 5,1 47,3678 47,4777 47,423 49,109 49,1174 49,1092 *** ***
Blanco *** 4,5 6,4 6,35 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 25 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,0481N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
83
Tabla 13. Caracterización corrida N 13.
Datos Abril 14 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,91 4,1 6,7 5,6 47,4323 47,523 47,4874 42,4738 42,4785 42,477 230 660
Sal. Biodis. *** 4,5 6,7 6,3 *** *** *** *** *** *** 220 640
Sal. Sedim. 8,38 4,5 6,7 6,3 54,305 54,392 54,3632 49,0986 49,102 49,1009 *** ***
Blanco *** 5,2 6,9 6,35 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 15 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,05N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 14. Caracterización corrida N 14.
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,89 4,2 6,7 5,45 47,3728 47,4676 47,4268 47,3103 47,3155 47,3142 270 890
Sal. Biodis. *** 4,7 6,7 5,9 *** *** *** *** *** *** 250 740
Sal. Sedim. 8,52 4,7 6,7 5,9 52,0794 52,1658 52,1298 43,9016 43,9072 43,9046 *** ***
Blanco *** 5,2 6,9 6,45 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 15 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,05N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 15. Caracterización corrida N 15.
Datos Abril 16 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,89 4,1 6,5 4,6 47,428 47,5062 47,48 47,315 47,3277 47,3278
Sal. Biodis. *** 4,6 6,5 5,1 *** *** *** *** *** ***
Sal. Sedim. 8,52 4,7 6,5 5,1 52,074 52,139 52,1199 43,8958 43,9042 43,9058
Blanco *** 5,3 6,8 6,45 *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra Sólidos totales = 15 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,049N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
84
Tabla 16. Caracterización corrida N 16.
Datos Abril 22 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,57 3,75 6,7 3,4 47,3737 47,499 47,4471 49,0925 49,0998 49,0956 250 350
Compart. 1 *** 4,1 6,6 3,4 *** *** *** *** *** *** *** ***
Compart. 2 *** 4,2 6,6 4,8 *** *** *** *** *** *** *** ***
Compart. 3 *** 4,6 6,6 5,3 *** *** *** *** *** *** *** ***
Sal. Biodis. *** 4,65 6,7 5,5 *** *** *** *** *** *** 250 490
Sal. Sedim. 8,31 4,7 6,6 5,7 47,431 47,5331 47,4973 42,4709 42,4763 42,4714 *** ***
Blanco *** 5,15 6,7 5,8 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Vmuestra Sólidos totales = 20 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,045N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 17. Caracterización corrida N 17.
Datos Abril 23 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,61 3,7 6,6 3,1 47,7238 47,8508 47,7939 43,8997 43,9058 43,9017 240 700
Compart. 1 *** 4,05 6,6 3,45 *** *** *** *** *** *** *** ***
Compart. 2 *** 4,1 6,6 4,15 *** *** *** *** *** *** *** ***
Compart. 3 *** 4,35 6,6 4,5 *** *** *** *** *** *** *** ***
Sal. Biodis. *** 4,45 6,7 5 *** *** *** *** *** *** 250 270
Sal. Sedim. 8,41 4,45 6,7 5,25 56,008 56,1194 56,0696 47,3087 47,3134 47,3091 *** ***
Blanco *** 5,15 6,7 5,8 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Vmuestra Sólidos totales = 20 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,045N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
85
Tabla 18. Caracterización corrida N 18.
Datos Mayo 01 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Turbiedad Color
Vfas ODi ODf NTU NUC
ml ml ml
Entrada 7,64 1,5 6,7 3,4 620 1270
Sal. Biodis. *** 1,95 6,6 5,5 630 1470
Sal. Sedim. 7,99 2,2 6,6 5,6 *** ***
Blanco *** 3,15 6,95 *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Normalidad del FAS = 0,0767N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 19. Caracterización corrida N 19.
Datos Mayo 02 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Turbiedad Color
Vfas ODi ODf NTU NUC
ml ml ml
Entrada 7,85 1,75 6,75 3,35 350 1220
Sal. Biodis. *** 2 6,75 5,45 410 930
Sal. Sedim. 8,27 2 6,75 5,5 *** ***
Blanco *** 3,15 6,95 *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Normalidad del FAS = 0,0767N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
86
Tabla 20. Caracterización corrida N 20.
Datos Mayo 05 de 2003 Q = 98 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,98 1,85 6,3 3,3 47,1418 47,2784 47,213 43,9052 43,9125 43,906 640 1100
Sal. Biodis. *** 2,7 6,4 4,5 *** *** *** *** *** *** 700 1300
Sal. Sedim. 8,41 2,85 6,55 4,9 47,4326 47,5565 47,5 42,474 42,4756 42,4745 *** ***
Blanco *** 3,9 6,6 7,05 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Vmuestra Sólidos totales = 15 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,05714N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 21. Caracterización corrida N 21
Muestra pH DQO DBO5 Sólidos totales Sólidos Suspendidos Turbiedad Color
Vfas ODi ODf w1 w2 w3 w1 w2 w3 NTU NUC
ml ml ml g g g g g g
Entrada 7,85 3,6 7,6 5,3 47,3459 47,5434 47,4536 47,3081 47,3152 47,3152 380 1150
Sal. Biodis. *** 3,75 7,5 6,3 *** *** *** *** *** *** 450 1360
Sal. Sedim. 8,56 3,75 7,6 6,4 52,059 52,2407 52,2407 56,1522 56,1613 56,1525 *** ***
Blanco *** 4,55 7,5 7 *** *** *** *** *** *** *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Vmuestra DBO=1,4ml Vmuestra Sólidos totales = 15 ml Vmuestra Sólidos Suspendidos = 10 ml
Normalidad del FAS = 0,05714N Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 22. Caracterización corrida N 22
Datos Mayo 23 de 2003 Q = 50 L/día
Muestra pH DQO DBO5 Turbiedad Color
Vfas ODi ODf NTU NUC
ml ml ml
Entrada 7,78 1,6 6,9 4,5 460 1120
Sal. Biodis. 8,29 2 6,7 6,1 590 1180
Blanco *** 3,3 6,9 6,7 *** ***
Dilución DBO y DQO=5% Vmuestra DQO= 2ml Normalidad del FAS = 0,0714N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
87
Tabla 23. Caracterización corrida N 23
Datos Mayo 25 de 2003 Q = 50 L/día
Muestra pH DQO DBO5
Vfas ODi ODf
ml ml ml Entrada 8,02 1,7 6,9 5,1
Sal. Biodis. 8,65 1,9 6,9 5,9
Blanco *** 3,3 6,9 6,7
Dilución DBO y DQO=5%
Vmuestra DQO= 2ml
Normalidad del FAS = 0,0714N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 24. Caracterización corrida N 24
Datos Mayo 27 de 2003 Q = 50 L/día
Muestra pH DQO DBO5
Vfas ODi ODf
ml ml ml Entrada 8,23 1,5 6,9 5
Sal. Biodis. 8,75 2 6,9 6,2
Blanco *** 3,3 6,9 6,7
Dilución DBO y DQO=5%
Vmuestra DQO= 2ml
Normalidad del FAS = 0,0714N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
Tabla 25. Caracterización corrida N 25
Datos Mayo 28 de 2003 Q = 50 L/día
Muestra pH DQO DBO5
Vfas ODi ODf
ml ml ml Entrada 7,99 1,6 6,9 4,5
Sal. Biodis. 8,65 2 6,9 6
Blanco *** 3,3 6,9 6,7
Dilución DBO y DQO=5%
Vmuestra DQO= 2ml
Normalidad del FAS = 0,0714N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
88
Tabla 26. Caracterización corrida N 26
Datos Mayo 29 de 2003 Q = 70 L/día
Muestra pH DQO DBO5
Vfas ODi ODf
ml ml ml Entrada 8,12 4,2 7 4,3
Sal. Biodis. 8,74 5,1 7 6,2
Blanco *** 6,5 7 6,7
Dilución DBO y DQO=5%
Vmuestra DQO= 2ml
Normalidad del FAS = 0,0625N
Tabla 27. Caracterización corrida N 27
Datos Mayo 30 de 2003 Q = 70 L/día
Muestra pH DQO DBO5
Vfas ODi ODf
ml ml ml Entrada 8,15 4,6 7 4,7
Sal. Biodis. 8,84 5 7 5,6
Blanco *** 6,5 7 6,7
Dilución DBO y DQO=5%
Vmuestra DQO= 2ml
Normalidad del FAS = 0,0625N
Normalidad del Tiosulfato = 0,025N
